BUDAPESI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGUDOMÁNYI EGYEEM REPÜLŐGÉPEK ÉS HAJÓK ANSZÉK SEGÉDLE GÁZURBINÁS REPÜLŐGÉP HAJÓMŰ ÉVFOLYAMERV KÉSZÍÉSÉHEZ Összeállította: Dr. Sánta Ire eyete doens Budaest 7
Dr. Sánta Ire: Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez (Bővített, átdolozott adás) Dr. Sánta Ire, Kadja: Budaest Műsza és Gazdasátudoány Eyete Reülőée és Hajó anszé Készült a Széheny Professzor Ösztöndíj táoatásával
JELÖLÉS JEGYZÉK M v o w u n q H a z () - reülés Mah-szá - reülés sebessé - abszolút sebessé - relatív sebessé, una - erület sebessé - fordulatszá - tüzelőanya-leveő arány - alsó fűtőérté - étáraúsá fo, szö - szö, állandó - lévszony, beállítás szö - relatív leveőelvétel, learadás szö - szö, eresztetszet söenés - sebessé tényező, szö - adabatus tevő - denzótlan sebessé, unatényező - nyoásvszony - sűrűsé - sebessé tényező - össznyoás-vsszanyerés tényező - feszültsé - hatásfo - relatv teljesítény elvétel, szö -erdületaadás tényező -társa és laátél súrlódás tényező - rofl hajlítás szö, saház ereszt. szö - foozatszá, laátszá - hőérsélet ázdnaa füvény () q() () z() I R v b fajl F t h b r o r t l e P D d H H L L - nyoás ázdnaa füvény - denzótlan töeára - sűrűsé ázdnaa füvény - ulzus ázdnaa füvény - töeára - abszolút hőérsélet - abszolút nyoás - ulzus - entala, állásszö - sefus ázállandó - zobar fajhő - zohor fajhö - fajlaos tüzelőanya foyasztás - tolóerő - húrhossz - laátszélessé - reaófo - suár - osztás - laáthossz - lenayobb ívaassá helye - teljesítény - átérő - D b /D átérővszony - fajlaos unatényező - reülés aassá - tüzelőanya elélet leveőszüsélete -fajlaos una É - ééstér sz - szívósatorna - turbna K - oresszor - oltrous s - zentróus F - fuvóső fo -foozat f - forórész, forólaátozás r - rtus l, lev - leveő - füstáz RÁ - rendelezésre álló ta - tüzelőanya - özees (radálsan), ehana, tevő b - belső - ülső öz - özees Alsó és felső ndexe D -dffúzor ro - roulzós t - toló el - elélet - -ed, belső w - relatív sebesséhez tartozó - abszolút sebesséhez tartozó u - tanenáls, utánéető a - axáls r - radáls - torlóont, névlees - unasöenés tényező fajl - fajlaos á - állólaátozás - örnyezet állaot II - ülső ára - ülső ára e - exanzó
ARALOMJEGYZÉK JELÖLÉS JEGYZÉK... ARALOMJEGYZÉK.... ADAOK SZÁMÍÁSOKHOZ..... Össznyoás-vsszanyerés tényező..... Hatásfoo..... öeára ódosulást türöző tényező..... Sebessée... 5.5. Gázdnaa füvénye... 5.6. A ázjellező ehatározása... 6. Paraétere ehatározásána folyaata... 7. OPIMÁLIS PARAMÉEREK MEGVÁLASZÁSA..... Eyáraú suárhajtóű.... Kétáraú suárhajtóű szétválasztott áraoal... 6.. Kétáraú suárhajtóű everőtérrel... 9.. urbólésavaros hajtóű....5. Munaturbnás hajtóű....6. A leveő töeáraána ehatározása... 5. A HAJÓMŰ JELLEGZEES KERESZMESZEEINEK ELŐZEES MEGHAÁROZÁSA... 5. AXIÁLKOMPRESSZOROK SZÁMÍÁSA... 9.. Általános adato... 9.. Foozato száítása...... Száítás a fajlaos unatényező felhasználásával...... Koresszor éretezés a hőérséletváltozáso alaján...... Foozatszá eválasztás... 9... A laáthossza és átérő száítása...... A laátszá ehatározása...... ranszszónus foozat özelítő száítása...... A ázáralás szöe ehatározása a suár entén... 5 5. CENRIFUGÁLIS KOMPRESSZORFOKOZA SZÁMÍÁSA... 6 5. A entrfuáls oresszorfoozato alavető eoetra jellező:... 6 5.. A járóeré ülső átérőjéne ehatározása... 7 5.. A beléő (A ) eresztetszet jellezőne ehatározása... 7 5.. Járóeré laátöz satorna élysééne ehatározása.... 9 5.5. A dffúzor száítása... 5 6. ÖBBFOKOZAÚ URBINÁK SZÁMÍÁSA, A FOKOZASZÁM MEGÁLLAPÍÁSA.. 5 6.. Általános adato... 5 6.. A foozato száa... 55 6.. urbna foozato száítása... 56 6... A laátszá ehatározása... 6 7. LAPÁPROFIL SZERKESZÉSE... 6 7.. Koresszor laáto... 6 7... A laátrofl eszeresztése... 6 7.. urbna laáto... 6 7... A laátrofl eszeresztése... 65 GÁZDINAMIKAI FÜGGVÉNYEK... 69 FELHASZNÁL IRODALOM... 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
. ADAOK SZÁMÍÁSOKHOZ.. Össznyoás-vsszanyerés tényező Szívósatorna össznyoás-vsszanyerés tényező (továbbaban: ö.v.t.): urbólésavaros hajtóű,97, 99 sz Suárhajtóű szubszonus, lletve ne szabályzott szívósatorna ahol - FLH M M,96,9 sz,5 Szuerszonus szívósatorna - ö.v.t a ferde löéshulláoon, sz,9,96 sat sz FLH sat - a satorna ö.v.t.-je. FLH. ábra [7], sat,, 9 Az ábrán a örbéhez tartozó száo a ferde löéshulláo száát jelöl... ábra A szuerszonus szívósatorna ö.v.t-jéne özelítő ehatározására a sz M, 5,75 összefüést s alalazhatju []. - a oresszor forórésze özött ö.v.t. - a ülső ára ö.v.t FR II é u - ééstér ö.v.t - utánéető ö.v.t. hdr =,9,96 hő.. ábra [7] =,9,99 FR II é u =,9,96 =,9,97 hdr hő Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.. ábra Az.. ábrán a hő változása látható az utánéetőben beövetező hőérséletnöveedés ( U / ) att. Paraéter a turbna után denzótlan sebessé.. Hatásfoo L - lésavar hatásfo L =,5, red - redutor hatásfo red =,9,99 - a ázturbna ehana hatásfoa, 99, 995 Izentróus hatásfoo K K s - a oresszor zentróus hatásfoa s,, s - a turbna zentróus hatásfoa s, 7, 9 A nayobb értée sofoozatú turbnára vonatozna. Poltróus hatásfoo Koresszor =,6,9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Ventllátor =,5,9 urbna =,5,9 Mejeyzés: oresszó > s exanzó < s A turbna belső hatásfoa (torlóont araétereel száított) Suárhajtóű, 9, 9 Lésavaros és étáraú hajtóű, 9, 9 É - éés hatásfo É =,9,97 II - a ülső árana átadott enera veszteséét fyelebevevő hatásfo:, 7, 7 F - a fúvóső (GSF) zentróus hatásfoa II F F suárhajtóű F =,9,96 heloter hajtóű F =,75, ahol F - a fúvóső sebessétényezője... öeára ódosulást türöző tényező - a leveő labrnt vesztesée és hűtésre, tehnolóa élora elvett ennysée a oresszor által (étáraú hajtóűnél a belső áraba) beszívott leveő töeáraához vszonyítva: =,, ebből laáthűtésre ( K laáthőérséletnél) 5K elv. h,5, 6 6K Átszáítás a turbna töeáraára elv. h,, elv.h 7K elv. h,, 6 vonatoztatva h q q - tüzelőanya-leveő arány az ééstérbe léésor q = /(L ) q =,,7 ahol - a lévszony, L - tüzelőanya elélet leveőszüsélete L =,7 - a turbna teljesítényéből a seédberendezése hajtásra fordított hányadot fyelebe vevő tényező =,5, H a - alsó fűtőérté H a = J/ Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.. Sebessée Axáls sebessé a oresszor beléő eresztetszetében az első hansebessé felett foozatnál Axáls sebessé a oresszor léő eresztetszetében = /s, = /s -. = 6 /s Axáls sebessé a ülső ára oresszorána (ventllátorána) léő eresztetszetében II = 6 /s Axáls sebessé a turbna első foozata előtt = /s. Denzótlan sebessé a turbna utolsó foozata után: suárhajtóű esetén =,55,6; étáraú hajtóű esetén =,5,65; turbolésavaros hű esetén =,5,7; heloter hajtóűnél =,,6. ahol =/ r Csa turbolésavaros ll. heloter hajtóűvenél: Kléősebessé a fúvóső léő-eresztetszetében turbolésavaros hajtóű 7 5 /s heloter hajtóű 7 5 /s. A ét tenely fordulatszá aránya n n unaturbna ázen,7, (.).5. Gázdnaa füvénye (.) (.) (.) q z r I I r öeára q() -val fejezve (.5) (.6) 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
,5 Aq K ahol R (.7) J Iulzus z()-val fejezve I A r z (.).6. A ázjellező ehatározása A terus-áralástehna száításonál a ázjellező ehatározását véezhetjü az.. és.. ábrá [] alaján. A özees fajhőt, lletve a özees adabatus tevőt - jó özelítéssel - a valód fajhő (adabatus tevő) adott hőérséletehez tartozó értéene szátan özéértéeént száíthatju. Pontosabb száításohoz a övetező élete alalazandó []: Az entalá olnoos eadása esetén a hőérsélethez tartozó entala (az entala nullértéét =7,5 K hőérséletnél tűzve). ovábbaban () -vel a fejezéssel száított entalát értjü. A everé entalája, / ahol, q t q L q L lev q [J/] (.9) 5 lev a j j j j 5 bj [J/] (.) j a lev - ndex a tszta leveő, í a = - ndex az elélet lévszony ellett eletező éésteré jellezőjét jelöl, a = -79,5 a = 66,7 a = -57, a = 7,6 a = -,5 a 5 =,795 b = -9,67 b = 97,97 b = -, b = 7,95 b = -, b 5 = 6,6 a ázállandó ahol R R q L q L lev R q R lev =7 J/(K) R =9, J/(K) (.) 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A hőérsélete özött özees fajhő és az adbatus tevő ; v / R / / ; / / (.) / v Az zobar valód fajhő olnoos eadása esetén A leveő és a L [J/(K)] felt lev o lev ódon értelezett feltételes valód fajhő n j a j A everé (füstáz ) valód fajhője [J/(K)] n j j felt a j q j q n j j j j (.) (.) Az eyüttható n=7 esetén a o =,797 a =-,67 a =666,759 a =,55 a =-55,95 a 5 =9,799 a 6 =-7,5 a 7 =,666 o =6,76 =677,99 =-,9 =975,566 =-,97 5 =57,696 6 =,5 7 =-67,6 A és hőérsélete özött entalaváltozás [J/] n j j a q,, q (.5) o j j o j q j a és hőérsélet tartoányban érvényes özees fajhő [J/(K)] öz,, q n j j q j j a q j j (.6) 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
. Paraétere ehatározásána folyaata Koresszó véhőérséleténe ehatározása, ha zentróus hatásfo adott Koresszó véhőérséleténe ehatározása, ha oltróus hatásfo adott s =, =, ; ; v s v v s s v s s v v v s s s v s s v K s v v v 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.. ábra Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.. ábra 9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
. OPIMÁLIS PARAMÉEREK MEGVÁLASZÁSA Az évfolyatervezés feladat dolozása a feladatírásban eadott feltételene efelelő hajtóű terus örfolyaat jellezőne otáls eválasztásával ezdőd... ábra Az eyáraú suárhajtóű éretezés araéterene eválasztásához az otalzálást a turbna előtt hőérsélet, lletve oresszor nyoásvszony változtatásával - a hajtóű rendeltetéséne efelelően - a fajlaos tolóerő vay a fajlaos tüzelőanya-foyasztás szernt ell vérehajtan (. ábra).. ábra Kétáraú hajtóűve esetében néy araéter áll rendelezésünre az otáls hajtóű jellező ehatározására: az eyüttes (ventllátor és oresszor) nyoásvszony, turbna előtt hőérsélet, a étáraúsá fo és a ventllátor nyoásvszony. Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Az otalzálást először az eyüttes nyoásvszony és étáraúsá fo állandósáa ellett ülönböző állandó turbnaelőtt hőérsélete esetén a ventllátor nyoásvszony változtatásával élszerű ezden. Eor ehatározzu a felvett eyüttes nyoásvszony és étáraúsá fo ellett nden turbna előtt hőérséleten a lesebb fajlaos foyasztáshoz, lletve lenayobb fajlaos tolóerőhöz tartozó otáls ventllátor nyoásvszony értéeet (.. ábra). Ezután a étáraúsá foot változtathatju, és a száításoat esételjü. A.. ábra a fajlaos foyasztás változását utatja a fajlaos tolóerő füvényében... ábra Aennyben szüsées, a továbbaban az eész száítás folyaatsort a vzsálandó eyüttes nyoásvszony tartoányra esételjü, ajd a efelelő fajlaos foyasztást vay fajlaos tolóerőt adó araéterere ell a vélees száítást elvéezn. erészetesen, ha valaely jellező a feladat írásban eadásra erül, az otalzálást anna fyelebevételével ell vérehajtan. Az turbólésavaros hajtóű éretezés araéterene eválasztásához az otalzálást a turbna előtt hőérsélet, lletve oresszor nyoásvszony változtatásával - a hajtóű rendeltetéséne efelelően - a fajlaos teljesítény vay a fajlaos tüzelőanya-foyasztás szernt ell vérehajtan A övetezőben a ülönféle tíusú hajtóűve jellezetes eresztetszeteben lévő araétere száítás összefüése erülne összefolalásra, elye részletesen az előadásoon erülne táryalásra [] A életeben szerelő és a leveő, lletve füstáz özees adabatus tevőjét jelent az adott folyaat ezdete és vée özött hőérsélet tartoányban. Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.. Eyáraú suárhajtóű A örnyezet hőérsélet és nyoás ehatározása H esetén,h,65h H esetén.. ábra 5,55, H (.) H H, H, H e 6 (.) A szívósatorna orlóont jellező a szívósatorna beléő-eresztetszetében M (.) orlóont jellező a oresszor beléő-eresztetszetében (.) sz Koresszor orlóont jellező a oresszor léő-eresztetszetében (.5) K - zentróus hatásfo adott K K (.6) s - oltróus hatásfo adott K K (.7) Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. Ééstér Ééstér eneraérleéből a tüzelőanya-leveő arány l E a l l ta L L H q (.) vay / / / / L L H q l É a l l ta (.9) ahol elv, ta - tüzelőnya töeára, - a beszívott leveő töeáraa, elv - a oresszorból elvett leveőára..5. ábra Az ééstér után nyoás É (.) urbna A forórész eneraérleéből a turbna után hőérsélet / / l q (.) vay l l q (.) ahol l / a leveő özött / - a füstáz özött özees zobar fajhője A nyoás ed - zentróus hatásfo adott s (.)
- oltróus hatásfo adott ( ) (.) Fúvóső Fúvóső előtt jellező 6 (.5) 6 D ahol D - a turbna után dffúzor össznyoás vsszanyerés-tényezője. A fúvóső rendelezésre álló nyoásvszonya: Ha 5 onfúzort alalazun. F RA Ezen belül F RA F r esetén teljes exanzó játszód le 6 F RA (.6) R6 6 F (.7) F RA F r ne teljes exanzó 6 F (.) r F (.9) R6 Ha 5 szűülő-bővülő (Laval) fúvósövet alalazun. Az exanzó teljes F RA, a sebessé a (.7) összefüés szernt száítandó. A hajtóű enő jellező A tolóerő F t q v A (.) h Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
elv. h elv. h ahol h - a turbnalaáto, társá hűtése után a turbna ázáraába vsszavezetett hűtőleveő (a turbna beléő ázáraához vszonyított) relatív q töeáraa. A fajlaos tolóerő F t fajl q h q h v (.) ahol és tt R 6 6 F Fajlaos tüzelőanya foyasztás b F ta q F F t t fajl (.) Proulzós hatásfo Reülő eszözne átadott teljesítény Ft v ro Rendelezésre álló teljesítény P P (.) ahol P / oresszó l exanzó oresszó (.) F P anzó ex q h s / / (.5) FRÁ erus hatásfo P anzó Poresszó t ex (.6) tah a eljes hatásfo ro t (.7) 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
. Kétáraú suárhajtóű szétválasztott áraoal.6. ábra A szívósatorna és a oresszor beléő-eresztetszetében (, állaoto) az állaotjelző a (.) összefüése seítséével száítható. Ventllátor A ventllátor léő-eresztetszetében (') - zentrous hatásfo adott V ' (.) V s - oltrous hatásfo adott ' V V (.9) A ülső (szeunder) ára száítása (leveő) 6' ' II 6' ' A fúvóső rendelezésre álló nyoásvszonya: Mvel 5 onfúzort alalazun. F RA Ezen belül ' esetén teljes exanzó játszód le ' F RA F r (.) 6' ' F RA (.) ' ' Rlev6' ' F 6' (.) 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
F RA F r ne teljes exanzó ' 6' ' F (.) r Rlev ' ' 6' ' F A belső (rer ára) száítása Koresszor Koresszor léő-eresztetszetében a nyoás (.) (.5) ' K a hőérsélet - zentróus hatásfo adott K ' (.6) K s - oltróus hatásfo adott K K (.7) ' Ééstér Az ééstér jellezőne száítása a (.) vay (.9) eyenlet alaján történ, fyelebe véve, hoy ta ta q (.) elv ahol - a étáraúsá fo (.9) urbna É A forórész eneraérleéből a turbna után hőérsélet vay l ' l l l ' (.) q 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. / / / ` ` ' ' l l q (.) A nyoás ehatározását a (.) vay (.) összefüéseel véezhetjü. Fúvóső előtt jellező 6 6 D A fúvóső jellezőne száítása eeyez az eyáraú suárhajtóűével [(.5) - (.) összefüése]. A hajtóű enő jellező A hajtóű tolóereje ' ' ' A A v q F h t (.) A fajlaos tolóerő ' ' ' ' q v q F h h fajl t (.) ahol és hasonló ódon ehatározásaor a (.) életnél leírta szernt ell eljárn. Fajlaos tüzelőanya foyasztás fajl t t ta F F q F b (.) Proulzós hatásfo, terus hatásfo, és teljes hatásfo a ' ' ' ` ' ` / / P l l oresszó (.5) F s FRÁ l F s FRÁ h anzó l l q P 6' ex ' / / / 6 ' ' (.6) seretében a (.), (.6) és (.7) élete szernt száítható.
.. Kétáraú suárhajtóű everőtérrel.7. ábra A,, ',,, eresztetszete jellezőne és a q száítása eeyez szétválasztott étáraú hajtóűnél leírtaal. A everőtér száítása Jellező a beléő-eresztetszetben: orlóont nyoás és hőérsélet a ülső áraban ' ' II 9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. (.7) ' ' orlóont nyoás és hőérsélet a belső áraban, Denzótlan sebessé a turbna után - felvéve az.ont alaján Alaeyenlete: - a ontnutás törvénye (.) 6 ' ahol A (.) eyenletet ázdnaa füvényeel fejezve aju: h q ' q A q A q 6 6 6 6 l A' (.9) ' ' ' - az ulzus tétel A A A (.5) elyet átalaítva aju: q h ' ' ' ' 6 6 6 6 Z Z 6 B 6 q h Z ' ' B 6
6 R ahol B 6 R - az enera eyenlet 6 ; B ' 6 R R ' ' ' 66 6 ' 6 (.5) (.5) vay (.5) ' l' 6 6 6 A everőtér léő jellezőne ehatározása - a tubna után denzótlan sebessé ( ) felvétele az. ont alaján - a status nyoás és a ' denzótlan sebessé ehatározása, elyből és a Kutta-féle feltétel szernt vel ' ' ' (.5) ' enne alaján a ehatározható. - a 6 fúvóső előtt torlóont hőérsélet ehatározása a (.5) vay (.5) enera eyenletből h q l' 6 (.55) q vay 6 h 6 q h q h - a 6 fúvóső előtt denzótlan sebessé és a 6 torlóont nyoás száítása a (.5) eyenletből fejezett l ' Z Z 6 B 6 q h Z ázdnaa füvényből ehatározható a 6 értée. A étáraúsá fo összefüésében II ' h q I ' B ' 6 q h (.56) Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. a töeárao ázdnaa füvényeel történő fejezésével ehatározzu a ülső és belső árao eresztetszeténe vszonyát a everőtérbe történő beléésnél: ' ' ' ' q q q A A h lev (.57) ajd a szntén ázdnaa füvénnyel fejezett (.9) eyenletből eaju a torlóont nyoást a everőtér léő-eresztetszetében 6 ' 6 ' ' ' ' 6 A A q q A A q q lev (.5) A 6 6, seretében a fúvóső araéterene száítása eeyez az eyáraú suárhajtóűnél leírtaal. A hajtóű enő jellező A hajtóű tolóereje A v q F h t (.59) A fajlaos tolóerő q v q F h h fajl t (.6) Fajlaos tüzelőanya foyasztás fajl t t ta F F q F b (.6) Proulzós hatásfo, terus hatásfo, és teljes hatásfo a ' l ' l ó oressz / / P ' (.6) F s FRÁ anzó q q P 6 ex / / 6 (.6) seretében a (.), (.6) és (.7) élete szernt száítható.
Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7... urbólésavaros hajtóű.. ábra A turbólésavaros hajtóű,,, eresztetszeteben az állaotjelző ehatározása az eyáraú suárhajtóű esetében sertetett ódszerrel történ. A turbna léő jellezőne száításánál az. ontban javasolt sebessé értééne bztosításából ndulun. A száításra a övetező ét ódszer valaelye alalazható: I. ódszer A oresszor nyoásvszonya, a turbna előtt hőérsélet és a fúvósőből léő ázsuár sebessée ehatározza a turbna nyoásvszonyát, és ezzel a fajlaos tenelyteljesítényt. A fajlaos teljesítény értée - adott fúvóső léősebessé esetén - az exanzó (turbna, fúvóső) átlaos zentróus hatásfoát ( e s ) felvéve az alább eyenlettel határozható e: l h e s D fajl / / q P (.6) A oltróus ( e ) hatásfo felvétele esetén / / l h D fajl q P e (.65) II. ódszer
Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. Mvel a fúvósőből áraló öze sebessée a F s s (.66) eyenletből száítható, ely a F s D s (.67) alara hozható, ahonnan A AC B B (.6) tt D s A ; B s D F s ; s C A fajlaos tenelyteljesítényt a turbnauna és oresszoruna ülönbséeént ehatározva l s fajl / / q P s (.69) Ezután a fajlaos teljesítényből, ely a övetező élet szernt s száítható l fajl / / q P (.7) a turbna léő araétere l fajl q P / / (.7) a turbna után nyoás a eadott turbna hatásfotól (zentróus vay oltróus) füően a (.) vay (.5) összefüéseel száítható. A fúvóső léősebessé ontosítása a suárhajtóűhöz hasonló ódon történ, fyelebe véve, hoy a rendelezésre álló nyoásvszony sebb, nt a rtus. A hajtóű enő jellező Fajlaos tüzelőanya foyasztás fajl ten ta P P q P b (.7)
Proulzós hatásfo, terus hatásfo, és teljes hatásfo a P ex anzó P oresszó lev (.7) F q h / / s (.7) FRÁ seretében a (.), (.6) és (.7) élete szernt száítható..5. Munaturbnás hajtóű,,,, Gázenerátor Munaturbna.9. ábra A turbólésavaros unaturbnás hajtóű jellező eresztetszeteben érvényes araétereet a.. ont szernt ell száítan, többletént a, lletve, onto - a ét turbna szétválasztás eresztetszete - jellezőt szüsées ehatározn. A ázenerátor turbna léő-, lletve a unaturbna beléőhőérsélete a ázenerátor turbna és oresszor unaeyenlősééből övetezőle A ll. q / l / (.75) nyoáso a felvett (zentróus vay oltróus) hatásfoo füvényében a (. ) vay (. ) összefüés szernt száítható. A tovább száítás eeyez a.. ontban részletezetteel. Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
.6. A leveő töeáraána ehatározása A oresszor (ventllátor) által beszívott leveő töeáraát - ely a hajtóű eoetra jellező ehatározásána az alaja - az ény szernt tolóerőből, vay teljesítényből száítható F t vay Ft fajl Pten (.76) P. A HAJÓMŰ JELLEGZEES KERESZMESZEEINEK ELŐZEES MEGHAÁROZÁSA A oresszor és turbna előzetes laátozás vázlatána elészítéséhez - ely alaján a részletes száítás véezhető - tero-aerodnaa összefüése és a vtelezett hajtóűve analízse alaján eállaított eoetra adato felhasználásával e ell határozn a hajtóű fő eresztetszetet és az azoban érvényes terusáralástan araéter értéeet. A eresztetszeteet a.. ábra alaján értelezzü. a 5 6 7 fajl a 5 6 7 Szívósatorna beléő-eresztetszet (a-a).. ábra Aa (.) a a ahol a a a vay a ázdnaa füvénye seítséével a a a R a A a q a ahol a ; ar ar R, 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A oresszor beléő-eresztetszete (-) R vay a ázdnaa füvénye seítséével vay a ázdnaa füvénye seítséével A a (.) A q sn ahol ; r r R A Általában,75, 5 A a (.) A beléő-eresztetszet ülső átérője A D b D d,5,6 ( d ) D (Ksebb érté a nayobb teljesítényű hajtóűvere vonatoz.) Közéátérő Laáthossz D D b dd (.) (.5) ( d) D (.6) ( d) D l (.7) A oresszor léő-eresztetszete (-) A (.) a ahol ; ; vay a ázdnaa füvénye seítséével ; R 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A q sn ahol ; r r R A laáthosszat és az átérőet a eválasztott laátozás terv (D = onst, D b = onst vay D = onst) alaján határozzu e a (.)-(.7) eyenlete érteleszerű alalazásával. A laáthossz náls értée: l n = l,5. Nay nyoásvszonyú oresszoronál ( K ) l özelebb a felső határhoz (többforórészes hajtóűvenél az adott vszonyszá a s-, özé-, llet- ve naynyoású oresszorra vonatoz). A turbna beléő-eresztetszete (-) A (.9) a ; ; ; (.) R (tt és R - a turbnán átáraló áz adabatus tevője és ázállandója) vay a ázdnaa füvénye seítséével A q ahol ; r r R ;, 96 A laáthossza és átérő a laátozás terv alaján határozandó e (D =onst., D b = onst vay D = onst).,5, D D (.) Első foozat állólaát hossza: A l D 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Aennyben a laáthossz a nálsan lehetsées átérőnél sebbre adód, nt 5 aráls efúvást ell alalazn, aor a fúvóá a öryürű ereszetszetet ne teljesen tölt. l Betartandó / 6 / D (A teljesítény növelésével nő.) d,7,5 D = D + l D b = D l (.) A turbna léő-eresztetszete (-) A (.) a r ; r R (.) ; ; vay a ázdnaa füvénye seítséével ; (.5) R A q l,,5 (többfoozatú turbnánál a nayobb érté). Ha ne teljesül újra ell a l efelelő sebesséeet eválasztan. l Itt /5 / d,65, 6 D A sebesséeet az ". Adato a száításohoz ". ont alaján ell felvenn. A hajtóű fordulatszáa A oresszor első foozat ülső átérőjén felvehető u = - 5 /s értéből ehatározzu a turbna első foozatában a erület sebesséet D u u (.6) D Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A erület sebessé a özéátérőn az u = 7 /s tartoányba ell, hoy essen. A besült laátfeszültsé l u Pa (.7) D ahol - a laátanya sűrűsée. urbnalaátora = (5 - )5 Pa Koresszorlaáto esetén a eenedett húzófeszültsé aél laáto = ( - 5)5 Pa ( aél ötv.. = / ) aluínu ötvözet = ( - 5) 5 Pa ( aluínu ötv. = / ) ttán ötvözet a fordulatszá = (5 - )5 Pa ( ttán ötv.. =5 / ) u n D (.) A fent ódon száított eoetra jellező alaján a. és 5. ontoban özölte fyelebevételével elészíthető a oresszor és a turbna laátozás vázlata.. AXIÁLKOMPRESSZOROK SZÁMÍÁSA.. Általános adato A orszerű oresszoro első foozatában a belső és ülső átérő vszonyát d =,,6 az axáls sebesséet C a = /s özött választjá a Hansebessé felett e Az utolsó foozatnál d =,,9, í Grad.ax=-5 /s a = /s értéű. Az axáls sebessé az első ét-háro foozatban általában sebb értében söen, nt a ésőbbeben A erület sebessé a ülső átérőn u z = 5 /s... ábra A oresszor foozat fontos jellezője az elélet fajlaos unatényező, ely a foozatban a ázba bevtt unát jellez u u H el u ahol Gyaorlatban alalazott értée: H el,5, 5 A a a lesebb értéét a 5 o feltétel szabja e. u u u b (.) 9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A foozatszá ehatározása a özees elélet fajlaos unatényező seítséével történ:,, H elöz A foozat özees unája w H u (.) f öz el öz öz ahol u. öz u első u utolsó Foozatszá nt a fajlaos oresszoruna és a foozat özees fajlaos unájána hányadosa határozható e w w z (.) föz. ahol w R A oltróus hatásfo értéét a. ábra [6] alaján vehetjü fel (.) Munaeosztás a foozato özött Az első foozatonál H el értéét...5%-al söent a H el öz Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. -hez éest. Nay K nyoásvszonyú, ll. széles üzeód-tartoányú éenél a H el =,...,- söenthető. Az utolsó - foozatnál a söentés 5 % foozatonént. A özéső foozatonál a H el -et enövel a H elöz -höz éest. H el =,...,5 A özéső (z - ) foozattól a z + foozat H el = H el ax Páros foozatszá esetén z = z /, áratlannál z = (z + )/. A fajlaos unaeosztás a foozato özött a.. ábra szernt alaulhat. Véeredényben teljesülne ell a w fo w feltételne. Foozat jellező Szubszonus foozato esetén az első foozato nyoásvszonya =,...,, í az utolsóé =,5..., fo fo
w fo = 5 J/ Ventllátor nyoásvszonyo =, -,9 esetén V =,5,5 = esetén V =,,. ranszszónus és szuerszónus foozatonál ey foozat nyoásvszonya,,.. ábra Adabatus hatásfo: I. foozat: s=,,6, özéső foozatoban nő,9,9-, utolsó foozatban,6,7. ranszszónus és szuerszonus foozatoban =,5,9 fo w = 7 J/. fo =,6,9 S Nyoásvszony eosztás a forórésze özött Aennyben - ét ll. háro forórész alalazandó. A forórésze özött a nyoásvszony eosztása a wssny (.5) w s or fejezés alaján történ, ahol eyáraú hajtóűvenél =,...,5, étáraúanál =,...,5. Két ll. többforórészes oresszoronál lehetővé vál az adott M w ellett a övetező forórészeben a erület sebessé -5 %-os növelése. Ezen ívül yorsítható a ázára a forórész ülső átérőjéne söentésével. Ezzel söen d, nő a W forórész és söenthető a oresszor töee, hossza. Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Laátozás terv észítésénél a övetezőet ell sze előtt tartan: A laátszélessé a laáthossz /, / része. Az axáls rés növelésével (,6-,)h - (ahol h - a húrhossz), a sebesséező eyenlítőd, a rezés és a zaj söen, de nő a oresszor töee. Ezért orosszuént a laátozás tervben az axáls rést a forólaát húrhosszána 5-5 %-ában válasszu e, í a étáraú eyfoozatú ventllátoros hajtóűvenél a zaj söentése éljából a rés érete (-,5)h... Foozato száítása s.. ábra A foozat száításánál használatos jelölése a.. ábrán, a foozatban lejátszódó sűrítés folyaat -s daraja a.5. ábrán látható. s... Száítás a fajlaos unatényező felhasználásával. el H -felvéve ellyel w H u Az átölés tényező és a beléő axálsebesséhez tartozó denzótlan sebessé u, K el a, R a r (.6) a a r. A oresszorfoozat unája.5. ábra Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
w H el u rés surl (.7) Első foozat esetében rés surl,97,9,9 több foozatnál lneársan söen utolsó foozatban rés surl,95,96,6, 9. Itt - az elélet una foró laátsor előtt sebesséező deforáó, radáls rés és ás tényező att söenését fyelebe vevő tényező [5].. orlóont hőérsélet a foozatból történő léésor és a foozat nyoásvszonya w, w s ( ). Kerület sebessé a ülső- és özéátérőn 5. Reaófoo (r o ) felvétele éldául, ha az első foozatban o r =,5, özbenső és utolsó foozatonál növelés lehet élszerű,7,9- u r (.) (.9) D n u D n (.) o u öz ahol u 6. A foozat beléő-eresztetszete (forólaát) ( a G uöz u u (.) A ahol =, (.) q ) Ahol G - a határréteet, és a sebesséező eyenlőtlenséét (laáthossz entén) fyelebe vevő tényező, értée ülönböző laátalaításo esetén,9,95áll. reaófo ( r onst., ) G G G,97,9áll. ruláó,95,97özbenső ( ( uöz uöz uöz r r onst., onst., ) ) 7. A eresztetszetből ehatározandó a eoetra jellező D - a választott laátozás terv alaján, d - felvéve l. előbb. D b = D d (.). A beléő abszolút sebessé tanenáls összetevője Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
u u r H el (.) 9. A beléő abszolút sebessé a a u,, ar t (.5) ar u. A eresztetszet ellenőrzése a száított jellezőel ) sn G A (.6) q( Eltérés esetén ( D onst esetén, aor D ehatározása teráóval történ) a száítás a 7. onttól esétlendő, í az előző és új értée özött a ülönbsé - nál sebb ne lesz.. A özéátérőn érvényes Mah-szá ellenőrzése w a ( u u ) M w w (.7) a ahol R a r R.6. ábra. A H el a és r a alaján a.6 ábra [5] felhasználásával ehatározzu az Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
H el / H el I ennyséet, ajd ellenőrzzü a özéátérőn a.7. ábra [5] a a h / t seítséével a laátsűrűséet. A efelelő laátsűrűsé eléréséhez ódosítan ell a reaófoot, az átölés tényezőt ( a ), valant az elélet unatényezőt ( H el ), ajd ezután ed a.6. ábrából a h/t vszonyt (rel. sűrűséet)..7. ábra. A laáthossz l A (.) D l l felvéve, értée első foozatnál ax.,5,5 h utolsó foozatnál ax.,5 - özben söen.. A laátszá a forólaátsorban l/h - változtatásával z eészre hozandó h l D t z (.9) l 5. A forólaátról léő abszolút sebessé tanenáls és axáls oonense u u r 6. A léő abszolút sebessé H el a a a (.) 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
(.) a u A hansebessé a R (.) és a Mah-szá 7. A léő abszolút sebessé szöe M. A foozat után torlóont nyoás (.) a u arsn (.) (.5) fo 9. orlóont nyoás a forólaátsorból történő léésor w - ahol f =,9 -,9 a forólaátozás hatásfoa. A forólaátsor léő-eresztetszete f (.6) R A d q sn G. A léő relatív sebessé és anna szöe w u a u. A beléő relatív sebessé szöe (.7) a arsn (.) w a art at (.9). A ázsuár szöelhajlása a forólaátsoron. A terelőlaátsoron h/t = esetén beövetező névlees szöelfordulás a.. ábrából határozható e, a terelő laátozásból történő léés szöe ( ) alaján. (Ez a szö a övetező foozat száítása után lesz sert.) A terelőlaátozáson beövetező szöelfordulás 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
5. Az E h / t laátsor laátsűrűsée (h/t) ehatározható... ábra fejezés, valant seítséével a.9. ábra [5] alaján a terelő.9. ábra 6. Meadva l/h értéét, ll. az l laáthosszat A - ből száítható a terelő laátsor laátszáa l / hh / t D Z (.) l 7. Követező foozat: ( ) 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. a fo, a, r R (.) r
A q öz a G D (.),, art a a u (.) r u (.) ( ) Az, és,(-) szöe alaján száítju az előző foozat terelőlaátjat (l. előbb).... Koresszor éretezés a hőérséletváltozáso alaján A oresszorfoozatban lejátszódó sűrítés folyaat és az állaotjelző özött asolat a. és.5. ábrából övethető. Fordulatszá a erület sebesséből u n D Axáls sebessé a beléésnél az. ontban javasolta alaján választandó. orlóont jellező a beléésnél sz A beléő eresztetszet a.ont alaján erül száításra D A D D b, ebből a ülső átérő D (.5) A D D D b ahol a. ont szernt d,5, 6 a özéátérő ed D = a (ha nns előerdítés) Relatív sebessé és a Mah-szá a ülső átérőn w D b (.) d D (.9) w u a; a R M (.) a ; A oresszorból léő leveő jellező ; n n n, ahol K n (.) Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
= a - léő axáls sebessé (ha nns erdület). A léő eresztetszetet a. ont alaján száítju Laátozás-eoetra eválasztása (D b = onst., D =onst. vay D = onst.) Mehatározandó az átérő, laáthossza (. ontban leírta szernt).... Foozatszá eválasztás K Felvesszü az értéét az. ont alaján. A oresszorban vébeenő hőérséletnöveedés (.) A foozat hőérséletváltozás foozat K szubszonus, 5 K vay nayobb transzszónus, ll. szuerszonus foozato esetében. Ezen adato alaján lehet felvenn a foozatra jutó hőérséletnöveedést, de ndulhatun az első foozatra jutó hőérséletváltozásból s. Feltételezve a = a = a ndenütt A beléő relatív sebessé és anna ránya az első foozatban t u a a w (.5) sn w A, 7 (de Haller-féle rtéru) feltételből özelítőle ehatározzu a w forórészből léő relatív sebessé értéét w n =,7 w A hozzátartozó szö sn a w.. ábra A foozatra jutó hőérséletnöveedés ( eor felvehető). t t u ua u u f P (.6) A unatényező változását szeléltet a. ábra []. 9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Foozatszá z f (.7) A értéében lévő bzonytalansá att élszerű az íy aott érténél - - vel nayobb foozatszáot választan, ajd az átlaos hőérséletnöveedést újra ehatározn. Az első és utolsó foozat Az I. foozat száítása ( Mvel erdületentes beléésor Különben A sebessé hároszöből í az abszolút sebessée értée sebbre veendő, nt a több. f, adott ll. felveendő) f, f u u u és u (.) u a ; u ; u u (.9) u at u u u ar t u a a u a u A t u u u u ; t (.5) a a eyenleteből a és szöe száítható. A forólaátsoron beövetező rányeltérítés (.5) a w sn a w sn Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Ellenőrzendő a w / w vszony, lletve szüsé szernt az osztás/húr vszony ehatározása után a w t D u (.5) w w h dffúzorossá tényező, elyne asolatát a veszteséel a.. ábra alaján ítéljü e. A foozat után torlóont nyoás és hőérsélet f s f I I A reaófo értée o u u r (.5) u Cél lehet éldául, hoy a letöbb foozat r o =,5 reaófoú leyen - a szetrus laátozás alalazhatósáa att - eor az r o értéét foozatosan söenten ell,5-. I f (.5) o A II. ll. - ed foozat: ( f,, r adott ll. felveendő) Isert hőérséletnöveedés és reaófo esetén a u f a t t o r u ; t t eyenleteből ehatározható és, ajd az t u t a (.55) u a a ; t (.56) a a t összefüése eadjá és értéét. Ebből jön az előző foozat terelőlaátsorából történő léés szöe, vel Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
. (.57) Relatv és abszolút sebessée a sebessé hároszöeből határozható e a w sn a w (.5) sn u = a t u = a t (.59) = a / sn = a / sn (.6) (.6) Ezután ellenőrzn ell a foró- lletve állólaáto dffúzorossáát a de Haller féle rtéru szernt. A léő jellező rendre w w II / - t / és I f s f (.6) (.6) f (.6) A több foozat a fentehez hasonlóan száítható, úy, hoy az előző foozat léő araétere eyben a övetező foozat beléő jellező. Az utolsó foozat jellezőt úy ell ehatározn, hoy bztosítan tudju a tervezés élént tűzött oresszor nyoásvszonyt. Ehhez az ényelt oresszor vényoásból és az utolsó előtt foozat léőnyoásából ehatározzu az utolsó foozatban szüsées hőérséletnöveedést: f z s z (.65) Majd a reaófo felvételével a foozat száítását a (.55) eyenletetől ezdődően az előző foozatonál övetett ódszer szernt véezzü. A oresszor teljesítény-ény P z / z (.66) Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
... A laáthossza és átérő száítása A status hőérsélet, nyoás és sűrűsé az adott (j -ed) eresztetszetben A eresztetszet j j j ; j j j ; j vay a ázdnaa füvénye seítséével ahol j j ; jr laáthossz ülső és belső átérő D A j j ja j j (.67) R j Aj (.6) q j jr R j l j j sn j A j j (.69) D j j D j l j D jb D j l j (.7)... A laátszá ehatározása A és lletve és szöe seretében az rányeltérítés vay állólaátonál és a léőszö, lletve alaján.. ábra seítséével ehatározzu az h/t (osztás/húr) vszonyt. Ezután az l/h vszony (vszonylaos hossz) felvételével (értée első foozatnál ax.,5,5 utolsó foozatnál ax.,5 - özben söen) a húrhossz az osztás ed Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. h l l h (.7) t h h t (.7)
Véül a laátszá D z (.7) t Kívánatos, hoy a forólaátsor és állólaátsor laátszáa ne rendelezzen özös osztóval. Ezért az ey felfoás szernt a forólaátonál r száot, í az állólaátonál áros laátszáot alalazna. Másrészt főle a ventllátorlaátonál a laátsérülés esetén szüsées sere att áros forólaátszáot választana. Íy uyans a áros laátsere att elerülhető az újraeyensúlyozás.... ranszszónus foozat özelítő száítása Szuerszónus foozatoban az áralás hansebessé felett a laát teljes aassáában. ranszszónus foozatról beszélün aor, ha a foozat ey részében az áralás hansebessé felett, í a több részen hansebessé alatt. A hajtóű éreténe, töeéne söentése att a orszerű hajtóűve oresszora yaran tartalazna transzszónus, lletve szuerszónus foozatot, vay foozatoat. A nay étáraúsá foú hajtóűve ventllátora általában transzszónus foozattal rendelezne. A hajtóűve eléletéből seretes, hoy az lyen foozato nyoásvszonya lényeesen nayobb, nt a szubszónusaé. Általában az első foozato szuerszónus vay transzszónus alaításúa elsősorban a nay erület sebessé és az tt lévő s hansebessé értée att. A transzszónus és szuerszónus foozato tervezése összetett feladat, ely nuerus ódszere és ísérlet érése, odellvzsálato eredényene felhasználását jelent. A transzszonus foozat fő jellezőne özelítő ehatározásához a övetező ndulás adato felvételére van szüsé: a foozat nyoásvszonya:,5, vay hőérséletváltozása: K a foozat hatásfoa:,,9, a belső és ülső átérő vszonya d beléő Mah-szá vay denzótlan sebessé M vay λ A beléősebessé axáls, az elsavarás törvényszerűsé r u =állandó Aennyben az állólaátoat elhayó leveőára axáls, ez a nayértéű nyoásnöveedés att határréte leválást oozhat. Ezt elerülendő orlátozn ell a terelőlaátsor belső átérőjén a nyoástényező értéét C áb <,5 re, vay a de Haller féle száot,7-re []. A nyoástényezőt az állólaátozás belső átérőjén a összefüés szernt értelezzü. C áb (.7) Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A száítást a oresszor eléletben esert összefüése alaján ázdnaa füvénye alalazásával véezve a denzótlan sebessé a beléő-eresztetszetben ahol r R (.75) r forólaátból léő abszolút sebessé tanenáls összetevőjéne és erület sebessééne hányadosát a ülső átérőn C u áb d sfo (.76) u C áb a denzótlan erület sebessé a ülső átérőn ()-ből u C áb u u d (.77) r C áb u továbbá a (.7) u u elyből a relatív áralás beléőszöe a forólaátozásba a art (.79) u a léőszö u a art a a ahol (.) u u u u Az abszolút áralás léőszöe a foró-, lletve az állólaátozásból u a o art 9 (.) u u A több eresztetszetben (a suár entén) az áralás jellezőt az alalazott elsavarás törvényszerűsée szernt ell száítan. Az r u =onst elsavarás esetén az áralás szöe ehatározásához szüsées ennysée u a u u u a u... A ázáralás szöe ehatározása a suár entén u d d d d (.) (.) A laátelsavarás törvényszerüsée (állandó ruláó-, első hatvány-, exonenáls-, állandó reaófo-, =állandó szernt elsavarás) nd elélet, nd yaorlat vonatozásban részletesen az előadásoon erülne táryalásra. Az évfolyaterv el- 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
észítésénél a Reülőé hajtóűve tervezése. Axáls oresszoro aeroterodnaa száítása. előadásvázlatra [] élszerű táaszodn. 5. CENRIFUGÁLIS KOMPRESSZORFOKOZA SZÁMÍÁSA A orszerű nayteljesítényű ázturbnás hajtóűveben a entrfuáls oresszoroat ne alalazna. Ez ne sa az axálsnál rosszabb hatásfoa, hane s szállítóéessée att van. Uyanaor a entrfuáls oresszoroat széles örben alalazzá a vszonyla s (P= 5 W) teljesíténye és töeárao esetén. Eor uyans sa axáloresszor alalazásaor az utolsó foozato túl rövdre adódna (l<5 ). Az lyen axáls foozatoban, nt seretes nayon nay hdraula vesztesée adódna, í a entrfuáls foozat eléítően űöd s töeáraonál s. Aennyben >,5 lyen eseteben élszerű obnált oresszort alaítan. Ezeben a oresszoroban a entrfuáls foozat ülső átérőre vonatozó erület sebessée u = 5 /s, ely a teljes sűrítés una 75 %-át adja. Centrfuálorersszoro szélesörű alalazásra erülne a seédberendezéseben. Mejeyezzü, hoy seres fejlesztése folyna jó hatásfoú, nay nyoásvszonyú ( >6 ) entrfuáloresszor foozato létrehozása területén. 5. A entrfuáls oresszorfoozato alavető eoetra jellező: 5.. ábra Az edd vtelezett oresszor szerezet alaításo elezéséből a övetező eállaításo tehető: D b /D =,5,7 D /D =,5,7 b /D =,6,76 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A jelenle széles örben alalazott lenayobb nyoásvszony,,5. A foozat hatásfoa sebb, nt az axáloresszoré, általában ne lé túl az,7, értéet. s A reülőé hajtóűveben a radáls laátozású járóeree a leelterjedtebben alalazotta, az lyen oresszor foozat eyszerüsített tero-aerodnaa száításána enete a övetezőben adható e. A száítás nduló adata lehetne - beléő torlóont hőérsélet és nyoás ( - fordulatszá (n) - töeára ( ) - foozat torlóont nyoásvszony, ) - a oresszor zentróus hatásfoa s - valalyen eoetra feltétel (aennyben axáloresszor eészítő foozataént erül etervezésre l. D b ). 5.. A járóeré ülső átérőjéne ehatározása A hőérséletnöveedés a foozatban K K s A erület sebessé a járóeré ülső átérőjén u (5.) (5.) ahol =,5, társa és laátél súrlódás tényező, =,,9 erdületaadás tényező. A járóeré ülső átérője u D (5.) n 5.. A beléő (A ) eresztetszet jellezőne ehatározása Felvéve a d ( d A A Db D =,,5)vszonyt, ülönböző a ( a =95 /s) axáls sebesséere száítju a D D vszonyt 7 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
r R D q d (5.) A sn ahol =,9,95, az abszolút áralás beléőszöe, ajd a beszívószáj D átérőjén a Mah-száot, ( ) M w r (5.5) a u. (5.6) R és választju a leelőnyösebbet. Aennyben D b adott, ellenőrzendő a D D b,5, 7 feltétel, ajd b D D d A A beléő eresztetszet érete a ontnutás törvényéből D Adott D b és D esetén a eresztetszet D q sn A D D b b (5.7) a denzótlan töeára q elyből a, ajd a beléő axálsebessé ehatározható a r sn A belső átérő D D d b A (5.) A sn Kerület sebessé a beléőél ülső és belső átérőjén u D n u b D b n (5.9) elyeből az áralás szöe a a art b art (5.) u u A laátszöe ezenél az értéenél o o -al nayobba. b Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
5.. Járóeré laátöz satorna élysééne ehatározása. A laátöz járóeré satorna alaja nayértében özelítéseel (érés, száítás) határozható e. A él az, hoy a sebesséeloszlás a eresztetszeteben - eészen a léés hooén leyen. Ne lehetne hely yorsuláso, ert azo leváláshoz vezethetne. A járóeré léő átérőjén a laátsatorna élyséet ét özelítő feltétel alaján határozzu e: - a radáls sebesséoonens a léő átérőn eeyez a a axálsebesséel; - a járóeré és a dffúzor özött a veszteséet fele-fele arányban osztju e (5.. ábra). Az első feltételün szerntr a, és u u, elyeből (5.) r u Dffúzor vesztesé s s Járóeré vesztesé Járóeré Dffúzor eljes vesztesé Járóeré 5.. ábra s Ezzel a torlóont hőérséletnöveedés a járóerében 9 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. (5.) a ásod feltételezésből eredően a forórészben lejátszódó sűrítés zentróus hatásfoa f s,5 ellyel a járóeréen létrejött nyoásvszony s (5.)
f s ( ) (5.) a járóeréről léő torlóont hőérsélet és rtus, valant denzótlan sebessé ( ) A radáls eresztetszet r R (5.5) r A r (5.6) q( ) sn ahol =,,95. (5.6)-ból a satorna élysée A léő Mah-szá ( ) b A r (5.7) D M (5.) R A laátszá a z t (5.9) összefüésel özelíthető. A vtelezett radáls laátozású oresszoro döntő többséénél z=6 9. Ks szállítóéesséű oresszoronál (, 5 /s) z=6 9. 5.5. A dffúzor száítása A laátnélül dffúzor feladata a járóerréről léő ázára sebessééne söentése és a sebessé eoszlás eyenlítése a laátos dffúzor előtt. A laátnélül dffúzorban lehetősé van a szuerszonus áralás szubszónusra történő leféezésére löéshullá nélül. A laátnélül dffúzorban a vesztesée nőne a radáls rés éretével, ezért a D /D vszonyt,5,5 értére orlátozzá. A radáls rés szélesséét néha abból a feltételből határozzá e, hoy a laátos dffúzor beléő Mah-száa sebb leyen -nél. (M =,5,95). Eor =, esetén első özelítésént a övetező összefüés használható 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
D D M,M (5.) M,M A laátnélül rés szélessééne ( lnd )eválasztása után ehatározzu a feltételeet a laátos dffúzor beléő éléhez tartozó r = r + lnd suáron. Mvel a laátnélül résben u r = állandó, r u u u (5.) r u A járóeré ülső átérője és a dffúzor laáto beléő éle özött résben a veszteséetől eltentün, ezért a nyoás állandó. A r sebessé összetevő ehatározására a ázdnaa füvénye (.5), (.7) seítséével felírt ontnutás eyenletével történhet. r A r u r (5.) ahol A r D b,í =,,95, r r. Az (5.) eyenletből - éldául teráóval - ehatározható. Majd (5.) r (5.) r u Ezzel a dffúzor laát beléőszöe r art (5.5) A laátos dffúzor-toro szélessée a torohoz tartozó átérő felvétele után száítható (D,D ). A sebessé tanenáls összetevője Az előző esethez hasonlóan eljárva a r u ' u u (5.6) r ' ' ' A ' r ' u ' r ' (5.7) 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
ahol A ' r D' b,. í =,,95, ' r r. Az (5.7) eyenletből ' - az (5.)-höz hasonlóan - ehatározható. Majd lletve Az áralás ránya Mvel ' r ' (5.) ' r ' ' u ' r ' art (5.9) ' u A A (5.) ' ' ' ' ' r ' r ebből a toro áralásra erőlees eresztetszete A sn (5.) A ' ' r ' A toro szélessée A ' a (5.) zdb ahol z D a dffúzor laátszáa. A dffúzor laátszáa 9 5 özött erül felvételre, sze előtt tartva, hoy a forórész laátszáához éest relatív rszána ell lenne. Eyéb eoetra jellező: = o o, =5 o o, D /D =,5,5 A dffúzor laáto özees nytásszöe ne nayobb, nt o o. A ör eresztetszetű satornaalaítás jobb, nt a hayoányos néyszöletes. A utatáso szernt ör eresztetszet esetén nayobb oresszor zentróus hatásfoot lehet elérn. Reülőé hajtóűvenél a laátos dffúzort általában a dffúzorlaáto ülön dffúzorohoz satlaozna. A saház száítása A dffúzor satornáat elhayó áz saházba yűjthető.(l. turbotöltőnél). A saház leeyszerűbb éretezés elve, hoy az ulzus nyoaté állandó arad. A r V (5.) K ahol A - a saház eresztetszete szönél, K= u r = állandó, V - térfoatára, r -a saház eresztetszete entrodjána suara(5.. ábra). 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
5.. ábra 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
6. ÖBBFOKOZAÚ URBINÁK SZÁMÍÁSA, A FOKOZASZÁM MEGÁLLAPÍÁSA A turbna be- és léő-eresztetszetene. ont szernt történő ehatározása után elészíthető a laátozás vázlat, elyne felhasználásával elvéezhetjü a turbna részletes száítását. 6.. Általános adato Reaófo a özéátérőn r o =,, u u Sebessévszony,65,75;,5, 6 s W, Feltételes özees terhelés tényező, u Az 6. ábra ey hárofoozatú turbna exanzó-folyaatát szeléltet (a ásod alsó ndex jelöl a foozat sorszáát). 6.. ábra 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
z j z j sj sj s ( ) s... s sz s (6.) ahol =,, ( hővsszanyerés tényező ), sj - a foozatra jutó zentróus entala söenés - a turbnára jutó zentróus entala söenés, s s s (6.) Az ey foozatra jutó átlaos entala változás o s s j z Ey foozat nyoásvszonya foozat,7, ( átla) Ey foozatra jutó una W foozat ax. = 5 J/ (6.) 6.. A foozato száa A többfoozatú turbna foozatana száát a övetező összefüés seítséével határozhatju e s ( ) y z (6.) u öz ahol y - a Parsons-féle szá u öz uelsõ uutolsó, (6.5) z j u s j y (6.6) ahol s s A Parsons féle szá értée [9] suárhajtóűnél y =,5,5 turbólésavaros és étáraú hajtóűvenél y =,55,6 55 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
A. ontban száított adato alaján elészítendő a turbna laátozás vázlata, elyben a laátsor szélessée az l/b = ~ vszonyból, a axáls rés ed (,,)b örül választandó (6.. ábra). A laátozás nytásszöe a turbna hossza entén ax. 5-9 o. A laátozás vázlat hosszérete: l l l l L z z (6.7) Az entalasöenés foozatonént eosztásánál a övetezőet élszerű fyelebe venn: - az első foozatoon feldolozott nay entalaváltozás a ázhőérsélet jelentős söenését eredényez a övetező foozatoban, íy söenthető a hűtött foozato száa és ezzel a hűtéssel járó vesztesée; - az utolsó foozatoban lejátszódó nay entlasöenés edvező laátozás eoetrát eredényez s bzonyos értében nő a turbna hatásfoa (az utolsó foozato hatásfoa jobb). Utazó és részterhelés üzeódoon - aor a turbnában lejátszódó entala söenés sebb lesz, az átrendeződés főént az utolsó foozatoat érnt - a foozato terhelése eyenlítőd és a turbna hatásfoa jó lesz ne sa éretezés, hane a részterhelés üzeódoon s. A reaófo az utolsó foozato felé haladva nő. 6.. urbna foozato száítása Knduló adato: 6..ábra - töeára D l - állólaátsor özéátérő laátozás tervből D - forólaátsor özéátérő laátozás tervből 56 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
l - állólaáthossz laátozás tervből l - forólaát hossz laátozás tervből = o o w w w = w L / s ' s s s s s ' L rés / s 6.. ábra erészetesen lehetsées a turbna éretezését ás adatoból ndulva s elvéezn, de eor a övetező összefüése érteleszerűen ódosulna, lletve sorrendjü s változhat. u = D n; u = D n - erület sebessé o első foozat előtt torlóont nyoás több foozatnál az előző foozat léő torlóont nyoása o első foozat előtt hőérsélet többnél az előző foozat léő torlóont hőérsélete. s - a foozatra jutó zentróus entala söenés (előzetes száításból) Adabatus (zentróus) és rtus sebessé 57 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
; s os sr R o (6.) Denzótlan sebessé (ázdnaa füvény) elyből a foozat után status nyoás ( s ) ( s ) o / (6.9) s s sr u felvéve (6.) s Reaófo r o =,, (az utolsó foozato felé nő) felvéve. Állólaátozásra eső entala söenés sá = ( ro ) sj (6.) uyanaz a forólaátra: sf = r sj (6.) Sebessé tényező =,97,95 felvéve Az elélet (zentróus) léősebessé az állólaátsorból Fúvóa után hőérsélet denzótlan elélet léősebessé el sá = el (6.) o (6.) el el r Ro (6.5) r ebből ehatározható a ázdnaa füvénye, ajd a nyoás Az abszolút sebessé léőszöe ( q( el el ( ) ) el ) o (6.6) o arsn (6.7) D l q( ) o el 5 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
Afúvóa =,96. A araltást ne aráls efúvás esetén sa aor Ateljes öryűör ell fyelebe venn, ha l <, ülönben. M > esetén fyelebe veendő a ferde váatban lejátszódó exanzó. A suárelhajlás szöe sn arsn (6.7a) q ahol el Relatív beléősebessé a forólaátora beléőszö w (6.) u u os orlóont hőérsélet a forólaát előtt w w Kléő relatv sebessé a forólaáton sn 59 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7. arsn (6.9) w w (6.) w w w (6.) w w s f w w r w wr ahol,96, 9 orlóont nyoás a relatív áralásban a léésnél ( w) w (6.) ( ) A léő status hőérsélet A léő relatv sebessé szöe ahol, (aennyben ) A léő abszolút sebessé Az abszolút sebessé szöe w ( ) (6.) w w arsn (6.) d l q( ) w w u uwos w (6.5)
Kerület una Belső una és hatásfo L u w sn arsn (6.6) u w os w os ) (6.7) L L L u ( rés. L (6.) os ahol L rés (,5, ) L u A léő torlóont hőérsélet és a hozzá tartozó rtus sebessé r R (6.9) Denzótlan sebessé a foozatból történő léésnél (6.) r A foozat után torlóont nyoás ( ) (6.) ( ) A foozat teljesíténye: A turbna teljesíténye P j = P fo = (6.) z j P turb P j L j (6.) 6... A laátszá ehatározása A húrhossz értéét a özéátérőn a arsúsá l / h értééne felvétele után l h (6.) l h eyenlettel száítju, ahol az első foozatonál l / h=, í az utolsónál a töe söentése éljából nőhet 6 7-. 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
6.. ábra Az osztás értée a özéátérőn t t h (6.5) h ot ahol (t/h) ot a 6.. ábrából veendő []. A laátszáot a D z (6.5) t összefüéssel határozzu e. A laátszá ehatározása után az osztást, lletve a t / h vszonyt újra száítju. 7. LAPÁPROFIL SZERKESZÉSE Az előző ontoban száítottu a oresszor-, lletve turbnafoozatoban a unaöze áralás szöet. A övetezőben ezen áralás szöe bztosításához szüsées laátszöe és laátroflo ehatározására erül sor. Laátroflt vay rofl atalóusból választun, ahol rendelezésre áll anna aratersztája (l.[]), vay ed a feltételene efelelő újat szeresztün. A laátozás jellezőt oresszor forólaátsoron szeléltet a 7.. ábra 7.. Koresszor laáto Mnt a 7.. ábrából tűn, a léő laátszö és a ázára léőszö ülönbsée (learadás szö): elyne értée a (7.) ' 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
t (7.) h ' ' féleírus összefüés alaján száítható, ahol e,,, (7.) h tt e - a rofl vázvonalána lenayobb ívaassáához tartozó húrhossz.. Az rányeltérítés a laátozásban ' ' (7.) A szarodaloban az rányelterelés szöet -nal s jelöl, vays (7.5) névlees értée (7.6) hol a névlees léőszö. 7.. ábra A (7. ) - (7.) eyenleteből övetezően a rofl hajlítás szöe (7.7) t h ' névlees üzeódon az állásszö értéét rendszernt = -ra vesszü, íy és ezzel a laát léőszöe 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
' ' (7.) A beállítás szö örív vázvonal esetén ' (7.9) 7... A laátrofl eszeresztése A laátszöe és a beállítás szö seretében - választott ala-rofl esetén (a 7.. ábrán RAF 7 rofl [] látható) - a száított laátrofl eszereszthető. Először a vázvonal (AB) szeresztendő, ely az ábrán örív, de lehet ás örbe l. arabola és állhat több örívből s. A továbbaban a vázvonalra erőleesen felérendő az ala-rofl adatval száított rofl felület-oordnátá. 7.. ábra A 7.. ábra [5] alaján hároféle szubszonus rofl adatsorát tartalazza. 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.
7... ábra A transzszónus foozato laátrofljat a nay Mah-száú áraláso övetelényene efelelően fejleszt és ne a hayoányos szárnyetszeteen alaulna []. Ilyen laátrofloat szeléltet a 7.. a és b ábra. a) b) 7.. ábra 7.. urbna laáto A turbna laát léőszöe hansebessé alatt áralásnál learadás, hansebessé felett áralásnál ed a ferde váat att suárelhajlás att tér el a száított áralás szötől. Hansebessé alatt áralásnál a léő laátszö a 7.5. dara [6] seítséével határozható e 6 Dr.Sánta I.:Seédlet ázturbnás reülőé hajtóű évfolyaterv észítéséhez. BME Reülőée és Hajó anszé. Budaest 7.