3. Методические указания

Точка н характеризует параметры воздуха на входе в двигатель (рисунки 32 и 33);

н-в – адиабатное сжатие воздуха во входном устройстве;

точка в характеризует параметры воздуха за входным устройством, т.е. перед компрессором;

Рисунок 1

в-к – адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;

точка к характеризует параметры воздуха за компрессором;

к-г – изобарное расширение в камере сгорания с подводом теплоты q₁;

точка г характеризует параметры газа перед турбиной;

г-т – адиабатное расширение газа в турбине;

точка т характеризует параметры газа за турбиной;

т-с – адиабатное расширение газа в сопле;

точка с характеризует параметры газа на срезе сопла;

с-н – условный изобарный процесс, протекающий за пределами двигателя с отводом теплоты q₂. В результате этого процесса рабочее тело как бы возвращается в исходное состояние.

В точке н известны все параметры воздуха, кроме объема V_H, который можно определить из уравнения состояния:

,

где R_В – удельная газовая постоянная воздуха; R_В=287 Дж/(кг·К);

Зная плотность воздуха, объем можно определить по формуле:

.

В точке в, зная степень повышения давления воздуха во входном устройстве, можно определить давление Р_В:

,

где – степень повышения давления во входном устройстве.

Температуру и плотность воздуха следует определять из соотношения параметров в адиабатном процессе:

или ;

или .

Аналогично определяются параметры в точке к:

;

;

;

,

где π_К=Р_К/Р_В – степень повышения давления воздуха в компрессоре.

В точке г давление газа такое же, как в точке к (процесс к-г – изобарный).

Количество теплоты, подводимой в процессе к-г, определяется из уравнения:

.

Часовой расход топлива можно рассчитать по формуле:

,

где Н_u – низшая теплотворная способность топлива; для керосина Н_u=42900 кДж/кг.

Плотность газа и его объем определяются из следующих соотношений параметров:

; .

Для определения параметров газа в точке т необходимо знать степень понижения давления газа в турбине π_Т. Для определения π_Т можно воспользоваться равенством адиабатических работ компрессора и турбины (для идеального цикла):

Тогда

.

Давление за турбиной рассчитывается по формуле:

Плотность и температура определяются из соотношения параметров газа в адиабатном процессе.

Термический КПД цикла:

,

где γ=1,4;

- суммарная степень повышения давления воздуха.

Для построения адиабаты в системе координат υ-Р часто используются графические методы. Однако все они громоздки и не совсем точны. Наиболее просто и точно адиабату можно построить по вычисленным точкам. Этот способ заключается в том, что по заданным координатам начальной 1 (Р₁ и V₁) и конечной 2 (Р₂ и V₂) точек вычисляются координаты некоторой промежуточной точки х, которая должна лежать на данной адиабате.

Для нахождения указанных координат Р_х и V_х пользуются уравнениями:

; .

Таким же образом находят вторую промежуточную точку между 1 и х и третью между х и 2. Имея пять точек (две заданные и три найденные), можно провести искомую адиабату.

Далее приведен пример выполнения задания.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ИДЕАЛЬНОГО ЦИКЛА ТРД

Исходные данные для расчета:

РН=101 325 Па;	GВ=100 кг/с;
ТН=288 К;	ТГ=1450 К;
πВ=1,8;	ρН=1,225 кг/м3.
πК=16;

1. Параметры воздуха в точке н:

Р_Н=101 325 Па;

Т_Н=288 К;

ρ_Н=1,225 кг/м³;

.

2. Параметры воздуха в точке в:

3 Параметры воздуха в точке к:

4 Параметры газа в точке г:

Количество теплоты, подводимой в процессе к-г:

Часовой расход топлива:

3. Степень понижения давления в турбине:

– адиабатическая работа сжатия воздуха в компрессоре:

Примечание – для газовой смеси (продуктов сгорания топлива плюс воздуха) показатель адиабаты γ_Г=1,33; удельная газовая постоянная R_Г=289 Дж/(кг·К).

3. Параметры газа в точке т:

3. Степень понижения давления в сопле:

3. Параметры газа в точке с:

Р_С=Р_Н=101 325 Па;

3. Термический КПД цикла

   0. Степень повышения давления воздуха в цикле:

;

9.2

10 Определение давления и объема газа в промежуточных точках для построения адиабат

10.1 адиабаты в-к:

;

;

;

;

;

;

10.2 адиабаты г-т:

;

;

;

;

;

;

3. адиабаты т-с:

;

;

;

;

;

.

10. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты расчетов

Точка	Давление Р, Па	Объем V, м3	Плотность ρ, кг/м3	Температура Т, К
н	101 325	81,3	1,225	288
в	182 000	53,5	1,87	341
1	364 000	32,6
2	728 000	19,8
3	1 460 000	12,1
к	2 912 000	7,41	13,5	754
г	2 912 000	14,2	7,02	1450
4	2 305 000	16,9
5	1 824 000	20,2
6	1 443 000	24,1
т	1 142 000	28,8	3,47	1149
7	623 000	45,5
8	340 000	71,8
9	185 000	113
с	101325	179	0,560	630

12 По результатам расчетов строим график идеального цикла ТРД в системе координат V-P.

Авиационный колледж

Ф

ГБОУ ВПО РГАТУ имени П.А. Соловьева

ИСТЕЧЕНИЕ ГАЗОВ ИЗ СОПЛА

Методические указания

к практической работе № 2

по дисциплине «Термогазодинамика»

для специальности 160706

Производство авиационных двигателей

(2 часа)

Разработал В.А. Стибиков

Одобрено цикловой комиссией

«Авиамеханической»

Протокол № от

Председатель комиссии

__________________ В. А. Стибиков

^{(подпись)}

Рыбинск, 2012