Определение размеров выходных устройств.

 

1. Сопло внутреннего контура

Из уравнения расхода

Находим

 

где

из таблицы , коэффициент расхода, учитывающий неравномерность поля скоростей на срезе реактивного сопла

Диаметр сопла

Длина сопла

 

где b=18⁰- угол раскрытия сопла.

 

2. Сопло наружного контура

 

Наружный диаметр сопла

 

м

 

 

Расчет параметров камеры сгорания

 

В камере сгорания происходит важнейший процесс в двигателе - процесс подвода тепла к рабочему телу. Здесь образуется горючая смесь, а затем происходит ее сгорание. В результате этого к рабочему телу (воздуху) подводится тепло, необходимое для осуществления термодинамического цикла двигателя.

Возможность выделения необходимого тепла при сгорании топлива в конкретной камере сгорания оценивается ее теплонапряженностью

где

- количество тепла, выделяющегося в камере за 1 час;

V_К - объем камеры сгорания;

- полное давления на входе в камеру сгорания.

Для расчета теплонапряженности определим объем предлагаемой камеры сгорания.

Для этого разобьем объем камеры сгорания на 3 части, каждая из которых представляет собой усеченную пирамиду, объем которой находим по формуле:

 

где h - высота пирамиды, F_1,2 - площади оснований

 

 

 

 

 

Теплонапряженность камеры сгорания

 

 

Теплонапряженность камер сгорания достигает .

Следовательно принятые размеры камеры сгорания приемлемы и такую камеру сгорания можно довести экспериментальным путем.

 

Расчет диска турбины

Определяем изменение температуры по радиусу диска. Температура лопатки у корня 400°С. За счет теплового сопротивления замка лопатки температура обода диска уменьшается на 150¸ 300⁰С стр.190[1 Паллей]. Применяем t_об=300⁰С.

- Температуру диска в центре принимаем t₀=150⁰C стр.190-191[1Паллей]. У неохлаждаемых дисков изменение температуры по радиусу выражается формулой:

стр. 470[4], где t₀=150⁰C - температура в центре диска

Определим коэффициент С из условия, что при r=r_об

T = 300°C

 

Зависимость изменения температуры от радиуса диска будет выражаться формулой:

 

По полученной формуле для каждого сечения диска определяем температуру. На рис.6 строим график изменения температуры по радиусу диска. Значения t заносим в графу 6 табл.8.

- Выбираем материал диска и его характеристики. ЭИ-418 (4X12H8Г8МДБ)

- Плотность r =8250 кг/м³ стр. 28[10]

- Модуль упругости Е = 1,24∙ 10⁵ МПа при температуре 600⁰

- Е = 1,74∙10⁵ МПа при температуре 20º

- Коэффициент линейного расширения:

 

b = 15,3•10^-6 1/⁰C при t=20⁰C

b = 19,8•10^-6 1/⁰C при t=600⁰C

Приближенно принимаем коэффициент линейного расширения и модуль упругости в диапазоне 20¸ 600⁰С зависящим от температуры линейно. Найдем формулы этих величин от температуры:

 

 

а) ; ;

По этой формуле для каждого сечения находим модуль упругости в зависимости от температуры.

 

б) ; ;

- Для каждого сечения определяем в зависимости от температуры для каждого сечения коэффициент линейного расширения. Заносим в графу 8 таб.8.

- Далее определяем коэффициенты зависящие от геометрических размеров диска, температуры.

где m = 0,3 - коэффициент Пуассона

 

Все эти коэффициенты рассчитываем и заносим в графы 9¸ 14 таб. 8.

- Далее определяем коэффициенты:

При этом для сечения 0-0

A₀=0; B₀=0; N₀=1; Q₀=0 стр. 319[12]

- Определяем напряжение на ободе диска. Приближенно считаем, что объем, занимаемый лопаткой и материалом между пазами диска примерно равный. Тогда

кг/м³

где r_л - плотность материала лопатки

r_д - плотность материала диска

 

Напряжение на ободе диска:

где z=97 - количество лопаток

s_pn=39,7ž10⁶ Па - напряжение растяжения у корня лопатки от центробежных сил.

F_k=186ž10-⁶ м² - площадь корневого сечения лопатки.

f - площадь радиального сечения разрезной части обода диска.

Из рис.7

- радиус в центре площади f

Из рис.

v = 515 1/с - угловая скорость вращения.

Определяем напряжение в сечение 0¸ 0

Определяем напряжение для каждого сечения по формулам:

Данные заносим в графы 19, 20 таб.8

Определяем эквивалентное напряжение в сечениях диска по формуле

Для определения запаса прочности диска строим вспомогательный график изменения s^t₁₀₀ стали ЭИ-418 на рис.7.

Из таб. 1.14[10]

По этим данным на рис.6 строим график изменения s⁺₁₀₀=f(r)

Далее из полученного графика для каждого сечения определяем s⁺₁₀₀ и определяем запас прочности диска по формуле

Расчет заносим в таб. 8.

По данным таб.8 строим графики:

Минимальный запас прочности в сечении 0-0 К= 2,1

Запас прочности достаточен. Стр.228[1].