Модернизация турбины высокого давления ГТТ-12

ВВЕДЕНИЕ 2
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 2
1.1. Рабочий процесс ступени осевой турбины 2
1.2. Обзор агрегата АК-72 2
1.3. Программные средства, используемые в выпускной квалификационной работе 2
1.4. Постановка цели и задач работы 2
2. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ИСХОДНОЙ ТВД 2
2.1. Исходные данных для проектирования 2
2.2. Алгоритм расчётного исследования рабочего процесса в ступени осевой турбины 2
2.3. Построение расчётной модели в модуле Design Modeler 2
2.4. Построение сетки конечных элементов в TurboGrid 2
2.5. Задание параметров расчёта и граничных условий в CFX 2
2.6. Анализ и обработка результатов расчёта исходной конструкции 2
3. РАСЧЁТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТВД НА НОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ 2
3.1. Расчёт ТВД на новые параметры и сравнение с исходной конструкцией 2
3.2. Исследование влияния радиального зазора на параметры ТВД 2
3.3. Исследование влияния углов атаки на параметры ТВД 2
3.4. Исследование влияние винглета на параметры ТВД 2
3.5. Расчёт итогового варианта ПЧ ТВД 2
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 2
6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 2

Весь текст будет доступен после покупки

Работа выполнена по заказу инжинирингового предприятия Санкт-Петербурга в рамках НИОКРа на обследование динамического оборудования агрегата по производству азотной кислоты – АК-72.
В данной работе представлена только часть выполненных расчётных исследования, относящаяся к ТВД.
В настоящее время интенсивно развиваются современные методы моделирования и проектирования ТВД. Применение таких методов может позволить улучшить экономичность турбинных установок, снизить их массогабаритные показатели и себестоимость изготовления.
Целью данной работы является – Модернизация турбины высокого давления ГТТ – 12 в составе агрегата по производству азотной кислоты.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
- Обзор существующих конструкций ТВД и изучение методов их расчёта;
- Изучение и освоение современных программных средств проектирования.
- Выполнение газодинамического расчёта проточной части исходной конструкции;
- Расчёт и анализ газодинамических параметров проточной части турбины на новые параметры;
- Проведение расчётных, исследований по трёхмерной модели, вариантов модернизация ТВД на новые параметры с целью повышения её эффективности за счёт изменения следующих геометрических параметров: изменение радиального зазора, изменение угла поворота рабочей лопатки, добавление в конструкцию рабочей лопатки винглета;
- Анализ полученных результатов и рекомендации по модернизации ТВД.

Весь текст будет доступен после покупки

Турбина – это лопаточная машина, в которой происходит непрерывный отбор энергии от сжатого и нагретого газа, а также преобразование ее в механическую энергию вращения ротора.
Турбины бывают одно- и многоступенчатыми. Максимальное число ступеней в турбинах современных авиационных ГТД достигает семи штук. Число ступеней паровых турбин может превышать эту величину.
По направлению движения рабочего тела турбины делятся на осевые, радиальные (центробежные и центростремительные) и диагональные.
Ступень турбины обычно состоит из двух лопаточных венцов: неподвижного соплового аппарата (СА) и вращающегося рабочего колеса (РК)
В ступени турбины три характерных сечения:
на входе в СА сечение 0-0
на выходе из СА (вход РК) сечение 1-1
на выходе из РК сечение 2-2
Величина степени расширения газа в ступени турбины ?_m^* обычно находится в интервале от 1,5 до 5. Большие значения соответствуют высоконагруженным осевым турбинам высокого давления (ТВД) и центростремительным турбинам, а меньшие – турбинам низкого давления (ТНД). В настоящее время существует концепция скоращения числа ступеней лопатных машин. Поэтому степень расширения газа в одной ступени перспективной турбины может превышать 5.
Схема и принцип действия осевой турбины
Рассмотрим принцип действия осевой турбины. Выделим ступень турбины толщиной dr на произвольном радиусе ri (рис.1.2 а, б).
На входе в СА газ имеет первоначальные параметры Т_0 и р_0 и скорость с_0 направленную под углом ?_0 к фронту решётки. Для исключения потерь, связанных с отрывом потока, лопатки проектируются так, чтобы угол лопаток был близок к углу натекания потока (?_л? ?_0л).
Лопаточный венец СА выполняется таким образом, чтобы конструктивный угол решетки на выходе из СА ?_1л был гораздо меньше лопаточного угла на входе в решётку ?_0л. При таком соотношении углов площадь межлопаточного канала на выходе из СА оказывает существенное меньше, чем на выходе, т.е. межлопаточный канал СА является сужающимся (конфузорным). Это приводит к увеличению абсолютной скорости газа с_1>с_0. Течение в СА является энергоизолированным, поэтому полные параметры газа остаются практически постоянными, поскольку они характеризуют его внутреннюю энергию, а в СА энергия (в виде механической работы или тепла) не подводится и не отводится. Строго говоря, газ при прохождении канала СА всё-таки совершает небольшую механическую работу против сил трения (в пограничном слое и между слоями при турбулентности). Поэтому полное давление р немного уменьшается. Полная температура же Т не изменяется, поскольку тепло, выделившееся из-за такого трения, целиком остаётся внутри газа.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Баткис Г. С., Ахметзянов А. М., Грохотов И. Р., Кравченко Ю. А., Лунев А. Т., Страхов Г. П., Якимов Д. Е. Опыт модернизации и восстановления центробежных компрессоров и нагнетателей на ОАО «Казанькомпрессормаш» и ЗАО «НИИтурбокомпрессор им. В. Б. Шнеппа» // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №17, с. 151-154
2. Бруяка В.А. Инженерный анализ в ANSYS Workbench. Учебное пособие /В.А.Бруяка, В.Г.Фокин, Е.А. Солдусова, Н.А. Глазунова, И.Е. Адеянов - Самара: Самар. гос. тенх. ун-т, 2010. -271с.
3. Галеркин Ю. Б., Козаченко Л. И. Турбокомпрессоры. Учебное пособие – СПб.: Издво Политехн. ун-та, 2008, - 374 с.
4. Ден, Г.Н. Проектирование проточной части центробежных компрессоров: Термогазодинамичееские расчеты.. – Л.: Машиностроение, Ленингр.отд-ние .1980. – 232 с.
5. Методические указания по проведению теплотехнических и газодинамических расчетов при испытаниях газотурбинных газоперекачивающих агрегатов (ПР 5131323949-43-99) ОАО «Газпром» ВНИИГАЗ, 1999, 26 с.
6. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Изд. 3-е, доп. и исправ. – Л.: Машиностроение, 1974. - 480с.
7. Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. Л.: Машиностроение, 1981.- 336с.
8. Самойлович Г.С. Гидрогазодинамика. 2е изд., перераб и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 384с.
9. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: «Наука», 1977, 440с.

Весь текст будет доступен после покупки