Радиально-осевой осесимметричный канал проточной части турбомашины

 

Использование: проточные части турбомашин. Сущность изобретения: радиальноосевой осесимметричный канал проточной части турбомашины содержит внутреннюю и внешнюю криволинейные стенки 1 и 2. Габаритные размеры канала в меридиональном сечении определяются из следующей математической зависимости: Ј А па г 0е, где А - коэффициент

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s F 04 0 29/54

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4699135/06 (22) 31.05.89 (46) 07.07.93.Бюл.% 25 (71) Производственное объединение "Челябинский тракторный завод им.В.И.Ленина" (72) И.Л.Закомолдин, Г,П.Мицын и T.È.Êðóïская (56) Идельчик И,Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. M.: Машиностроение, 1975, с,559.

Авторское свидетельство СССР

N. 543576, кл. F 01 Р 5/06, опублик, 1976.

Митрохин В,T.Âûáîð параметров и расчет центростремительной турбины на стационарных и переходных режимах. M..

Машиностроение, 1974, с.288. (54) РАДИАЛЪНО-ОСЕВОЙ ОСЕСИММЕТРИЧНЫЙ КАНАЛ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ

ТУРБОМАШИНЫ

Х,, Я2„, 1825902 А1 (57) Использование; проточные части турбомашин. Сущность изобретения: радиальноосевой осесимметричный канал проточной части турбомашины содержит внутреннюю и внешнюю криволинейные стенки 1 и 2.

Габаритные размеры канала в меридиональном сечении определяются из следующей математической зависимости: (= А n . r . 0, где А — коэффициент (0,01".5); (- коэффициент гидравлического сопротивления; п — отношение площадей входного отверстия к выходному, r — относительное значение радиуса кривизны внутренней образующей канала; 0 относительная радиальность канала; а, Ь, с — коэффициенты, характеризующие степень взаимовлияния параметров и, r и 0 (а=

= - 2,928, Ь = - 0,926, с == 6,268). Зил, 18 25902 (1) 20 где A — коэффициент взаимосвязи; п и — отношение площадей входного от- у верстил к выходному(степень сужения кон- и фузора), 25

r — относительное значение радиуса л кривизны внутренней образующей канала;

D — относительная радиальность канала; . о а,Ь,с — коэффициенты, характеризую- 30 т щие степень взаимовлияния параметров е

n,r,D; — коэффициент гидравлического со- л противления.

На фиг,1-показаны конструктивные эле- 35 а менты предлагаемого устройства; на фиг.2 пример предлагаемого устройства, разрез; на фиг.3 — схема радиально-осевого д осесимметричного устройства.

Радиально-осевое осесимметричноеус- 40 о тройство содержит внутреннюю 1 и внешнюю 2 криволинейные стенки (образующие),н канала и воздушный канал 5. Стенки могут быть соединены элементами,выполненны- т ми в виде ребер жесткости или лопаток ра- 45 у диального направляющего аппарата (PHA)

3, либо лопаток осевого направляющего аппарата (0HA) 4. Во всех случаях радиус кривизны внутренней образующей выполнен д величиной, зависимой от выбранных reo- 50 метрических параметров и и D (1), Среднее значение коэффициентов зависимости (1j получено для чисел Рейнольдса от 1,2 10 до 4,0 10 при эквивалентной шероховатости образцов Л=0,15...0,3 и составило

A=0,0115, а=--2.928, b=;-0,926 и с=6;286.

Пределы относительных величин параметров исследуемых радиально-осевых устройств составили: и от 1,2 до 2,5; r от 0,054 для второго случая ; =К--, (К-1) /

Изобретение относится к области промышленной аэродинамики, в частности к устройствам для организации формы и направления движения потока воздуха гидротурбомашин и вентиляторов. 5

Предлагаемое устройство позволяет снизить аэродинамические потери путем повышения обтекаемости и уменьшения вихреобразования потока за счет выбора относительного радиуса кривизны внутренней образующей канала во взаимосвязи с двумя геометрическими параметрами.

Для этого профиль воздушного канала предлагаемого устройства выполнен с учетом одновременно трех геометрических параметров n(n1), r, D, оказывающих значительное влияние на его аэродинамическую характеристику и связанных зависимостью: до 0,152; 5 от 1,3 др 1,39. Это значит, что устройства имели следующие основные размеры; Рв=(1.2-2,5)F,tp=(0,054-0,152)D и .

Dg=(1 3-139)0, здесь Fa= л Ре bp, F=

=л(0 д ) /4,d=O.Зм= const, 0=0,46м.

Формирование канала, В зависимости от назначения устройства, количества протекающего воздуха 6а!г, т.е. после проектирования рабочего колеса (вентилятора, турбомашин и т,п.), определяют. значения D,d,F,Re.

Исходя из.конструктивных требований, т.е..наличия места на машине, двигателе, выбирают значения параметра. входа D и, задавшись значением и, определяют Fg u bp.

Затем, выбрав значение радиуса кривизны внутренней образующей канала rp, определяют безразмерные величины г и D и по уравнению (1).находят значение коэффициента сопротивления (, который должен изменяться в пределах 0,024...0,531. Как оказал опыт, значение (уменьшается с величением конструктивных элементов rp,,0 . Следовательно, оптимизация формы анала осуществляется с одной стороны наичием возможности увеличения указанных конструктивных элементов и величиной, которая должна стремиться к min. Таким бразом, определены основные конструкивные размеры канала n, r, О, но не.построна внешняя образующая канала.

Построение внешней образующей канаа.

В основу расчета проточной частй радильно-осевого осесимметричного устройства положены два известных для прямолинейных каналов принципа:постоянного полного авления и линейно изменяющаяся площадь проходного сечения вдоль канала. Это эначает, что площадь проходного сечения вдоль канала в первом случае должна. измеяться таким образом, чтобы сохранилось постоянство полного давления вдоль него, .е. Л P=const, во втором случае — линейно меньшаться для конфузорного и увеличиваться для диффузорного канала.

Относительная площадь. fi (фиг,З) опреелится: для первого случая

1825902

F! = Л Оср! б! где Ocp! — средний диаметр кольцевой поверхности криволинейного канала, м.

Dcp -Ds-2!! — на прямолинейном участке п канала, Dcp! = 0„-2(го+ — ) xsln f! — на о!

2 криволинейном участке канала. Здесь f!— текущий угол, под которым расположены расчетные сечения (лучи), град:

Оо= D+ 2го — диаметральный размер между центрами радиуса кривизны внутренней образующей, м.

Ширина канала в !-м сечении опреде"5 лится: для прямолинейного участка

%=Р! /F, Для построения внешней образующей канала необходимо в каждом I-м сечении меридиональной плоскдсти определить ширину канала (диаметр d;).

Из геометрии канала в меридиональной 20 плоскости

dn

Lо !о sin + о !о sin — 4лsin F!

2 Л э!п у!

Формула изобретения

Радиально-осевой осесимметричный

25 канал проточной части турбомашины, содержащий внутреннюю и внешнюю криволинейные стенки, отл и ч а ю щи йся тем, что, с целью снижения аэродинамических потерь, габаритные размеры канала в мери30 диональном сечении определяются из следующей математической зависимости;

Где!о=л 0ои !о 2л Го (=А n r. D, 35 где А — коэффициент {0,0115); (— коэффициент гидравлического сопротивления;

n — отношение площадей входного отверстия к выходному;

40 r — относительное значение радиуса кривизны внутренней образующей канала;

D — относительная радиальность канала; а,b,c — коэффициенты, характеризующие степень взаимовлияния параметров и, 45 r, 0 (а=2,928; Ь-0,926; с=6,268) где! — длина прямолинейного и криволинейного участков канала от входа B-B до выхода

А-А, замеренная по внутренней образующей, м;

I!- расстояние между сечением B-B u I-м сечением, эамеренное по внутренней образующей, м;

К=7...10 — число участков, на которое разбивается внутренняя образующая где F! — кольцевая проходная площадь в !-м сечении, м2.

Длина внутренней образующей определится как сумма длин двух участков: прямоли нейного in=-0,5 (D> (D+2r<)) и криволинейного !

Г=2 Л гь, здесь у — центральный

9 3600 угол криволинейного участка внутренней образующей.

Внешняя образующая Ad В представляет собой плавную кривую, проведенную касательно к полученным окружностям. Таким образом,эависимость (1) позволяет получйть форму проточной части радиально-осевого осесимметричного конфузорного устройства с взаимосвязанными размерами трех основных геометрических элементов, обеспечивающих минимальные гидравлические потери ф в исследуемых интервалах факторов и при числе Рейнольдса Re: 4 . 10, что приводит к повышению коэффициента полезного действия (КПД) агрегата, например вентилятора, для криволинейного участка

1825902