5. Определение характерных температур

Начальную температуру лопатки примем равной температуре воздуха перед входным устройством ГТД:

Температура газа

Для одноконтурного двигателя температуру охлаждающего воздуха принимаем равной температуре воздуха за компрессором: . Будем полагать, что ГТД работает по теоретическому циклу с изобарным подводом тепла. Суммарную степень повышения давления во входном устройстве двигателя и компрессоре считаем известной. Тогда температура за компрессором определяется по формуле

.

Показатель адиабаты полагаем сначала равным . После определения величина k уточняется: находятся средние значения массовых теплоемкостей и в интервале температур и рассчитывается новое значение k. Затем расчет повторяется с новым значением k. Расчет прекращается, когда вновь найденное значение температуры отличается от предыдущего не более чем на 1 %.

Средняя теплоемкость рабочего тела в интервале температур определяется формулой

_{После нескольких приближений окончательно получили: k=1.3872 и}

Для двухконтурного двигателя температура охлаждающего воздуха соответствует температуре части сжатого в компрессоре воздуха, прошедшего теплообменник типа воздух-воздух, может быть определена как:

,

где - глубина охлаждения воздуха в теплообменнике, - температура воздуха за вентилятором. Для определения параметров воздуха, входящего в теплообменник из вентилятора, в данной работе примем суммарную степень повышения давления в вентиляторе:

. Считая, как и прежде, процесс сжатия в вентиляторе адиабатным, находим

,

где величину k необходимо положить сначала равной , а затем уточнить по алгоритму, приведенному выше для одноконтурного двигателя.

_{После нескольких приближений окончательно получим: k=1.3959 и}

5. Расчет теплоотдачи от газа к лопатке

Коэффициент теплоотдачи от газа к лопатке на участке выходной кромки определим по критериальной зависимости:

где

при ;

при – со стороны спинки;

при – со стороны корытца;

при ; .

Здесь в качестве характерного размера принята хорда профиля м; в качестве характерной скорости - скорость газа на выходе из решетки м/c; коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности газа определяются по температуре заторможенного потока.

Поскольку температура газа перед турбиной в современных ГТД достаточно велика, можно полагать коэффициент избытка воздуха близким к двум и рассчитывать коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности продуктов сгорания керосина в воздухе соответственно по формулам:

Давление газа перед турбиной в цикле ГТД с изобарным подводом тепла равно давлению воздуха за компрессором :

.

Величина газовой постоянной керосиново-воздушных смесей .

Плотность продуктов сгорания перед турбиной определяется по уравнению состояния идеального газа:

_{Определим значение критерия Рейнольдса:}

тогда

_{Вычислим значение числа Нуссельта:}

_{Таким образом, получим значение коэффициента теплоотдачи от газа к лопатке:}