Сравнение потерь эффективности из-за перетечек для турбоагрегатов авиационных систем кондиционирования на лепестковых газодинамических подшипниках и шарикоподшипниках
- Авторы: Николаев В.С.1,2, Абалакин С.А.2, Тищенко И.В.1,2
-
Учреждения:
- Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
- ПАО НПО «Наука»
- Выпуск: Том 111, № 1 (2022)
- Страницы: 13-20
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journal-vniispk.ru/0023-124X/article/view/96964
- DOI: https://doi.org/10.17816/RF96964
- ID: 96964
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Конструкторы турбомашин стремятся повысить эффективность процесса расширения сжатых газов путём уменьшения всевозможных энергетических потерь, которые происходят, в частности, из-за наличия зазоров между рабочим колесом и корпусными элементами турбомашины.
Цель – оценить возможное повышение эффективности при уменьшении радиального и осевого зазора между лопатками радиально-осевого рабочего колеса и корпусом турбодетандера в конструкциях турбомашин на шарикоподшипниках и лепестковых газодинамических подшипниках.
Материалы и методы. Сравнение величины радиального и осевого зазора между лопатками радиально-осевого рабочего колеса и корпусом турбодетандера в конструкциях турбомашин на шарикоподшипниках и лепестковых газодинамических подшипниках выполнялось с помощью анализа опыта разработки турбомашин отечественными и зарубежными специалистами. Приводятся модели оценки потерь эффективности турбодетандера в зависимости от величины радиального и осевого зазоров. Выполнен сравнительный расчёт потери эффективности для турбохолодильников средней и большой холодопроизводительности авиационных систем кондиционирования воздуха.
Результаты и их применение. На основании проведенных расчетов сделан вывод о преобладании влияния радиального зазора. Расчёт показал, что для турбохолодильника средней холодопроизводительности (16 кВт, 2 рабочих колеса) при уменьшении зазоров между рабочим колесом и корпусом в конструкции на лепестковых подшипниках в среднем можно рассчитывать на увеличение КПД на 2,3%, а для турбохолодильника большой производительности (55 кВт, 3 или 4 рабочих колеса) – от 0,75 до 1,4%. Сделан вывод о целесообразности проведения работ по уменьшению радиальных зазоров в конструкциях турбомашин на лепестковых газодинамических подшипниках.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Виталий Станиславович Николаев
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет); ПАО НПО «Наука»
Автор, ответственный за переписку.
Email: vs.nikolaev.bmstu@gmail.com
SPIN-код: 5847-3632
аспирант
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5, стр.1; МоскваСергей Александрович Абалакин
ПАО НПО «Наука»
Email: SA.Abalakin@gmail.com
инженер-конструктор
Россия, МоскваИгорь Валерьевич Тищенко
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет); ПАО НПО «Наука»
Email: iv.tischenko@bmstu.ru
SPIN-код: 5630-4301
Scopus Author ID: 632877
к.т.н., доцент
Россия, 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1; МоскваСписок литературы
- Дьяченко Ю.В., Спарин В.А., Чичиндаев А.В. и др. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2019. 319 с.
- Рис В.Ф. Центробежные компрессорные машины. М.; Л. Машиностроение, 1964. 336 с.
- Чистяков Ф.М. Холодильные турбоагрегаты. М.: Машиностроение, 1967. 287 с.
- Эккерт Б. Осевые и центробежные компрессоры: Применение, теория, расчет: пер. с нем. М.: Машгиз, 1959. 679 с.
- Епифанова В.И. Компрессорные и расширительные турбомашины радиального типа: учебник для вузов. 2-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 623 с.
- Futral S.M., Holeski D.E. Experimental results of varying the blade-shroud clearance in a 6.02-inch radial-inflow turbine // National Aeronautics and Space Administration. 1970.
- Давыдов А.Б., Кобулашвили А.Ш., Шерстюк А.Н. Расчёт и конструирование турбодетандеров. М.: Машиностроение, 1987. 232 с.
- Dambach R., Hodson H.P., Huntsman I. Turbomachinery Committee Best Paper Award: An Experimental Study of Tip Clearance Flow in a Radial Inflow Turbine. J. Turbomach. 1998. № 121. С. 644–650. doi: 10.1115/1.2836716
- Krylov E.P., Spunde Y.A. About the influence of the clearance between the working blades and housing of a radial turbine on its exponent. // Physics, Engineering. 1967. 9 June.
- Rodgers C. A cycle analysis technique for small gas turbines. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Conference Proceedings, Vol. 183. SAGE Publications Sage UK, London, England, 1968, p. 37–49.
- Persky R., Sauret E. Loss models for on and off-design performance of radial inflow turbomachinery. Applied Thermal Engineering. 2019;150:1066–1077. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2019.01.042
- Cho S.K., Lee J., Lee J.I. Comparison of loss models for performance prediction of radial inflow turbine. International Journal of Fluid Machinery and Systems. 2018;11(1):97–109. doi: 10.5293/ijfms.2018.11.1.097
- Moustapha H., Zelesky M., Baines N.C. et al. Axial and Radial Turbines. Vol. 2. Concepts ETI, Inc., 2003. 358 p.
Дополнительные файлы
