Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

Применяя для решения уравнения (266) преобразование Лапласа 00

О = J lAe~sxdx;

о

со

(44 -|- п + s) Q1 — 6402 + (20 -J- 4л) 93 = 4nQ's + tms - j - nil)

(5 — 1,5m) 0! — (16 -І- п + s) 02 + [11 + 1,5п + 0,25 (6 + п) т] 03 =

Решить систему (269) алгебраических уравнений можно с помощью определителей

(при і = 1, 2, 3), получаем:

Применив теорему разложения операционного исчисления для обратного перехода к определению температуры диска, получим

д і s&sa S i (s — s2 ) (s , — s3 ) ~т"

Полученное решение можно применить для расчета распределе­ ния температуры по радиусу диска с учетом его охлаждения и пе­ ременной толщины. Однако проведенные расчеты [77] показывают, что решение без учета изменения толщины диска для существующих газовых турбин незначительно отличается от полученного. Поэтому для практических расчетов можно применять решения, не учиты­ вающие изменения толщины диска по радиусу.

Охлаждение дисков при переменных режимах работы способ­ ствует снижению разности температур, вследствие чего определяю­ щим режимом, с точки зрения температурных напряжений, является установившийся режим 162], что подтверждается эксперимен­ том.

При эффективно организованной системе охлаждения диска, работающего в потоке температуры, принципиально можно достичь такого распределения температуры по его радиусу, что при любых режимах работы турбины температурные напряжения будут мини­ мальными н необходимости в учете их не будет. Поэтому главными мероприятиями для обеспечения меньших напряжений в дисках являются:

§59. Температурное состояние охлаждаемого ротора газовой турбины

из названных конструкций распределены по-разному. Однако оче­ видно, что в цельнокованых роторах при запусках и остановках двигателей будут возникать большие температурные напряжения из-за большей их массивности и меньшей возможности равномерно прогреваться, чем у составных.

Рассмотрим температурное состояние цельнокованого охлаждае­ мого ротора при пуске и остановке ГТ-25-700 [53]. Возникающие разности температур в цельнокованом охлаждаемом роторе зави­ сят от механических свойств материала ротора, расхода и параметров охлаждающего воздуха и режима запуска и остановки. Семиступенчатый ротор турбины ГТ-25-700 изготовлен из стали перлитного класса 25Х2МФ. Для первых ступеней рабочих лопаток применена сталь ЭИ612. Механические свойства материалов ротора приведены в табл. 40.

Воздух охлаждает только первые четыре ступени путем после­ довательной продувки зазоров в хвостовых соединениях лопаток. Расход и давление воздуха, представленные в табл. 41, составляет 1 %.

В зависимости от режимов течения газа и охлаждаемого воздуха коэффициенты теплоотдачи по проточной части были приняты:

работы с мгновенным поднятием температуры газа до номиналь­ ного значения оценивается радиальной разностью температур.

бежное циклическое повторение таких режимов приводит к появле­ нию трещин в лопатках, а иногда и к их поломкам задолго до того, как будет исчерпан ресурс, определенный по длительной проч­ ности.

Проведенные расчеты многими авторами показывают, что при резком изменении температуры газа разность температур централь­ ной части и кромок лопаток может достигать 50—80% от величины заторможенной температуры газа.

Одним из способов снижения температур в сечении лопатки при запусках машин является уменьшение толщины лопатки в ее сред­ ней части. Для охлаждаемых оболочковых лопаток разности темпе­ ратур будут значительно меньше, так как толщина оболочки невелика.