Книга представляет собой сборник статей, в которых излагаются вопросы теории и проектирования охлаждаемых газовых турбин. В сборнике приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных в Казанском авиационном институте и МВТУ им. Н. Э. Баумана. Обобщены также материалы, опубликованные в отечественной и зарубежной печати.
Книга предназначена для инженеров и научных работников, занимающихся проектированием и испытаниями газотурбинных двигателей и может быть полезна студентам данной специальности.
Табл. 14. Иллюстр. 113. Библ. 189 назв.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Повышение температуры газа перед турбиной приводит к существенному повышению экономичности, резкому росту удельной мощности, сокращению удельного веса и габаритов газотурбинных двигателей (ГТД), а применительно к авиационным двигателям, кроме того, значительно увеличивает удельную лобовую тягу.
Однако современные жаропрочные материалы при температурах выше 1050—1100° К не могут обеспечить длительную работу элементов турбин двигателей, если их не охлаждать.
Практически все современные газотурбинные установки (ГТУ)—стационарные, транспортные, судовые, авиационные, вспомогательные — оборудованы той или иной системой охлаждения. Многие авиационные и другие типы газотурбинных двигателей уже имеют внутреннее воздушное и комбинированное охлаждение сопловых и рабочих лопаток. Известно применение внутреннего жидкостного охлаждения в опытных авиационных двигателях. Ведутся работы по внедрению воздушного и жидкостного охлаждения роторов и корпусов в стационарных, судовых и транспортных ГТД.
Развитие ГТД в ближайшее время неразрывно связано с повышением температуры газа при одновременном эффективном охлаждении наиболее нагретых элементов турбин и прежде всего их лопаточных аппаратов.
Рассмотрение проблемы в целом показывает, что накоплен уже достаточный теоретический и экспериментальный материал, позволяющий работать над созданием экономичных и надежных охлаждаемых конструкций турбин.
Значительный вклад в развитие высокотемпературных охлаждаемых газовых турбин внесли Центральный институт авиационного моторостроения им. П. И. Баранова, Центральный котлотурбинный институт им. И. И. Ползунова, Институт теплоэнергетики АН УССР и др. Большое значение имеют работы по созданию надежных и экономичных конструкций охлаждаемых газовых турбин, проведенные под руководством Н. Д. Кузнецова, С. К. Туманского, А. Г. Ивченко, П. А. Соловьева и др. Большую
3024 3
роль в развитии охлаждаемых ГТД сыграли работы проф. Г. С. Жирицкого.
Выдающиеся заслуги в развитии высокотемпературных охлаждаемых ГТД принадлежат проф. В. В. Уварову. Разработка им ряда важных принципиальных проблем способствовала созданию таких двигателей.
Последние 10—12 лет характеризуются активным поиском научных и технических решений, направленных на создание охлаждаемых турбин. Результаты исследований публикуются в отдельных статьях, причем зачастую многие проблемы рассматриваются изолированно и даже противоречиво; по существу отсутствуют обобщенные рекомендации по проектированию высокотемпературных газотурбинных установок различного назначения; нет книги, в которой были бы обобщены и систематизированы основные достижения в области термодинамики, теплообмена и конструкции охлаждаемых турбин.
Настоящий сборник статей должен частично восполнить указанный пробел.
В сборнике помещены статьи только по тем проблемам, которые менее всего отражены в литературе, но имеют важное практическое значение. При создании сборника авторы использовали материалы собственных исследований, а также обобщили результаты некоторых других работ, известных по литературным источникам. Сборник состоит из четырех глав.
В главе I излагаются общие вопросы развития высокотемпературных двигателей.
В главе II приведены результаты аналитического и экспериментального исследования теплообмена между газом и элементами проточной части, а также между охлаждающим воздухом и элементами системы охлаждения и даются рекомендации по расчету теплообмена и выбору характерных размеров элементов.
В главе III обобщены результаты исследований систем охлаждения ГТУ в целом. Анализу подвергнута воздушная система охлаждения лопаток и дисков ротора турбины и даны некоторые результаты исследования воздушно-жидкостного охлаждения рабочих лопаток.
В последней главе представлены материалы по расчету и проектированию охлаждаемых турбин, а также по технологии их изготовления.
Авторы приносят свою благодарность проф. В. В. Уварову за многие ценные советы и замечания, высказанные при подготовке материалов настоящего сборника, и рецензенту д-ру техн. наук С. 3. Копелеву за ряд указаний, способствовавших улучшению сборника.
Все замечания по содержанию сборника просьба направлять по адресу: Москва, Б-66, 1-й Басманный пер., 3, изд-во «Машиностроение».
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие . ,......................... 3
Глава I. Высокотемпературные газотурбинные двигатели....... 5
Современные достижения и перспективы развития высокотемпературных газотурбинных двигателей. В. Л. Иванов, Э. А. Манушин . . 5
Глава II. Теплообмен в элементах газотурбинного двигателя..... 23
Коэффициент теплоотдачи от газа к различным элементам проточной части турбины. М. Н. Бодунов, В. И. Локай......... 23
Коэффициенты теплоотдачи от боковой поверхности диска к охлаждающему воздуху. В. И. Девятое, В. И. Локай.......... 45
Исследование сребренных радиаторов лопаток воздушно-жидкостной системы охлаждения. В. Л. Иванов, Г. А. Окуньков ..... 56
Глава III. Исследование охлаждения элементов газотурбинного двигателя............................. 70
Исследование воздушно-жидкостного охлаждения рабочих лопаток.
В. Л. Иванов, Э. А. Манушин, В. Е. Михальцев......... 70 •
Расход воздуха на охлаждение деталей турбины. В. И. Локай ... 85
Эффективность воздушного охлаждения турбинных дисков.
М. Н. Бодунов, В. И. Девятое, В. И. Локай........... 111
Глава IV. Вопросы расчета и проектирования охлаждаемых турбин . 125 Особенности выбора параметров и расчета охлаждаемых турбин.
В. Л. Иванов......................... 125
Некоторые вопросы конструирования охлаждаемых турбин.
Э. А. Манушин........................ 142
Расчет и проектирование воздушно-жидкостной системы охлаждения рабочих лопаток газовых турбин. В. Л. Иванов, Э. А. Манушин 182 Аэродинамическое исследование турбинных решеток с утолщенными выходными кромками. В. М. Епифанов............. 216
Цена: 150руб.
