PARTICULARITATI ALE CALCULULUI TENSIUNILOR IN PALETELE DE ROTOR AVAND ORIFICII INTERIOARE

PARTICULARITATI ALE CALCULULUI TENSIUNILOR IN PALETELE DE ROTOR AVAND ORIFICII INTERIOARE.

Unele palete de rotor turbina, pot fi realizate cu asigurarea racirii interioare prin circulatia unui debit de aer prin canale de diferite forme. Calculul de rezistenta se complica in acest caz in functie de structura interioara a paletei, dar si a distributiei gradientilor de temperatura pe peretii paletei.

In cazul calculului fara considerarea temperaturii, deci atunci cand se admite ca temperatura paletei este constanta, este necesar sa fie determinate urmatoarele tensiuni :

tensiunea de intindere sub actiunea fortei centrifuge ;

tensiunile de incovoiere produse de presiunea gazelor si de comportamentul fortei centrifuge, daca paleta are centrele de greutate ale profilelor deplasate fata de raza care trece prin centrul de greutate al sectiunii de baza ;

tensiunile tangentiale datorate torsionarii paletei.

Pentru calculul acestor tensiuni este necesar :

definirea structurii interioare ale canalelor in fiecare sectiune de calcul ;

calculul ariei sectiunii care participa la definirea solicitarilor;

definirea centrelor de greutate, centrelor de presiune si a centrului de rigiditate, la fiecare profil de aerofolie considerat in calcul ;

stabilirea pozitiilor axelor a, u, R, precum si a axelor principale de inertie ξ η si respectiv a unghiului de rasucire φ, in lungul aerofoliei ;

definirea temperaturii in lungul aerofoliei, dar si pe conturul profilelor, in diferite sectiuni de calcul.

Principial, calculul paletei racite in interior nu se deosebeste de cel al paletei neracite, intervenind numai influenta temperaturii admisibile pe paleta, care va determina :

structura interioara a canalelor de racire ;

debitul de aer necesar racirii.

Coeficientul de siguranta al paletei racite in interior, fara considerarea efectului vibratiilor, se poate obtine intr-un anumit punct al profilului, din :

unde:

σ_d - rezistenta de durata a materialului, in punctul considerat al sectiunii paletei. Aceasta tensiune variaza in functie de temperatura;

σ_i - tensiunea de intindere, in sectiunea considerata a aerofoliei;

A - aria sectiunii reale a paletei racite (arie din care au fost  scazute ariile orificiilor de trecere a aerului de racire).

Daca se considera ca σ_d = ct, deoarece temperatura este uniforma in sectiune, atunci coeficientul de siguranta este :

La paletele fara bandaj:

sectiunea critica este situata in apropierea razei medii a aerofoliei ;

in cazul paletelor lungi, calculul se face la sectiunea medie R_m ;

pentru calcul se considera variatia dimensiunilor profilelor in lungul paletei ;

se calculeaza variatia ariilor sectiunilor eliminand ariile orificiilor de trecere ale aerului de racire ;

se calculeaza tensiunile de intindere in lungul aerofoliei, pentru conditii statice :

se stabilesc temperaturile bordurilor de atac si de fuga, astfel ca acestea sa nu depaseasca temperatura limita admisibila pentru materialul paletei si resursa de functionare impusa σ_d, deci:

din caracteristicile materialului refractar al paletei, date in functiune de temperatura si de resursa impusa σ_d = f(t, τ), se stabileste temperatura bordului considerat al profilului, temperatura care nu trebuie sa fie depasita.

De exemplu in diagrama din fig. 30, se defineste parametrul:

,

T - temperatura materialului, °K ;

τ - durata de functionare pana la rupere a paletei ;

C - constanta, C=20.

Pentru asigurarea temperaturii bordului profilului, in functie de caracteristicile de transfer a caldurii de la gaze la corpul aerofoliei, si de la aerofolie la aerul de racire, se va stabili debitul de aer de racire necesar sa fie circulat prin canalele din corpul paletei.

Fig. 30 - Variatia σ_d = f(P), pentru materiale refractare folosite la palete de turbina.