Разработка и исследование системы выбора расчетных параметров блока "силовая турбина - центробежный нагнетатель" турбоустановки для транспорта газа

• Автор: Тарасов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Состояние вопроса. Постановка задач исследования
1.1. Влияние основных геометрических параметров проточной части ступени центробежного нагнетателя (ЦН) на КПД и вид газодинамической характеристики
1.1.1. Влияние соотношения геометрических параметров РК радиального типа на вид характеристики и КПД ступени
1.1.2. Влияние основных геометрических параметров выходного устройства на вид характеристики и КПД
1.2. Использование методов численного моделирования при расчете и оптимизации параметров центробежных ступеней
1.2.1 Эмпирические математические модели
1.2.2. Математические модели для проектирования проточной части, основанные на расчете течения
1.3. Влияние основных геометрических и термодинамических параметров ступени осевой турбины на её эффективность.™
1.3.1. Влияние некоторых геометрических параметров ступени осевой турбины на КПД
1.3.2. Влияние некоторых газодинамических параметров ступени на КПД и выбор оптимального
варианта проточной части
1.4. Анализ конструкций выполненных систем «силовая турбина - центробежный нагнетатель»
газоперекачивающих турбоустановок
1.4.1. Газоперекачивающие агрегаты
ОАО «Турбомоторный завод»
1.4.2. Газоперекачивающие агрегаты ОАО «Невский завод»
1.4.3. Газоперекачивающие агрегаты с авиационным и судовым приводом
1.4.4. ГПА НПО «Искра» г. Пермь
1.4.5. ГПА импортного производства
Выводы
Постановка задач исследования

2. Уточнение и формулировка математической модели компрессорной ступени промежуточного типа применительно к центробежному нагнетателю природного газа
2.1. Основные требования к математической модели
2.2. Предварительный расчет основных термодинамических параметров. Поправка на реальность газа
2.3. Математическая модель расчета и выбора
геометрических параметров ступени
2.3.1. Предварительный расчет основных параметров потока
2.3.2 Основные соотношения, описывающие
входное сечение рабочего колеса
2.3.3 Основные соотношения, описывающие
выходное сечение рабочего колеса
2.3.4 Основные соотношения, описывающие
лопаточный диффузор ступени
2.3.5 Расчет основных геометрических параметров
обратного направляющего аппарата
2.3.6 Параметры и критерии оптимизации.
Оптимизация геометрических параметров
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СВОБОДНОЙ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ (СТ) ГТУ ДЛЯ ТРАНСПОРТА ГАЗА
3.1 Основные положения математической модели
3.2 Основные безразмерные параметры ступени турбины
3.3 Предварительный расчет основных термодинамических параметров
3.4 Расчет основных кинематических и геометрических характеристик ступени
3.5 Критерии и параметры оптимизации. Выражение
для окружного КПД ступени

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УДЕЛЬНОЙ БЫСТРОХОДНОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ
КОМПРЕССОРНОЙ МАШИНЫ И ОСЕВОЙ ТУРБИНЫ
4.1 Общие положения
4.2 Определение функциональных зависимостей
КПД центробежного нагнетателя и силовой турбины от коэффициента удельной быстроходности
4.2.1 Определение взаимосвязи КПД центробежной компрессорной ступени и нагнетателя с лопаточными диффузорами с коэффициентом удельной
быстроходности
4.2.2 Определение взаимосвязи КПД центробежной компрессорной ступени и нагнетателя с безлопаточными диффузорами с коэффициентом удельной
быстроходности
4.2.3 Влияние безразмерной частоты вращения ротора
на КПД осевой турбинной ступени и турбины
5. МЕТОДИКА ВЫБОРА И СОГЛАСОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАГНЕТАТЕЛЯ
ПРИРОДНОГО ГАЗА И СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ
5.1 Общие положения
5.2 Определение взаимосвязи эффективности системы силовая турбина — центробежный нагнетатель с лопаточными диффузорами
5.3 Определение взаимосвязи эффективности системы силовая турбина — центробежный нагнетатель
с безлопаточными диффузорами
5.4 Апробация разработанной методики
5.4.1 Общие положения
5.4.2 Теплотехнические испытания агрегатов ГПА-Ц-16 с НЦ-16-76/1
5.4.3 Методика проведения испытаний

ния втулочного отношения турбинной ступени D2/Dj = l/d на КПД при законе закрутки ступени си г = const, cz = const. Результаты исследования представлены на рис. 1.8.
Анализ данных приведенных на рисунке позволяет сделать следующие основные выводы:
1. С увеличением втулочного отношения осевой турбинной ступени, а следовательно и относительной длины лопатки происходит смещение оптимума КПД в область больших значений характеристического коэффициента х. При чем уровень максимального окружного КПД ступени практически не изменяется, а именно происходит смещение всей кривой КПД вправо по отношению к исходной характеристике. На рис. 1.8 представлены несколько семейств кривых. Сплошные линии построены для корневого сечения ступени, пунктирные для среднего. Однако тенденция и для корневого, и для среднего сечений лопатки одинакова.
2. Данные результаты дают возможность сделать еще один важный вывод. При проектировании возможна значительная подрезка ступени по высоте лопатки, то есть уменьшение радиальных размеров ступени, и ее применение без существенного снижения экономичности ступени. Однако для ступени подобное изменение геометрических параметров, без специальных компенсационных мероприятий, может привести к реорганизации течения по высоте лопатки [50] на расчетном режиме за счет перераспределения долей потерь энергии в ступени, и следовательно к снижению КПД.
Аналогичные экспериментальные данные приведены, в частности, в [48]. Результаты этих работ дают возможность сделать выводы, подобные вышеприведенным. Кроме того влияние втулочного отношения на КПД турбинной ступени может рассматриваться через влияние на КПД относительной высоты лопатки или веерности ступени, кото-