Расчет термодинамических характеристик топливного газа.

Используя исходные данные табл. 2.1, рассчитаем следующие характеристики топливного газа по формулам [1, 2, 3, 4]:

Молекулярный вес, кг/моль:

(2.1)

Элементарный весовой состав топлива в процентах:

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

где , , , , - весовая концентрация соответственно углерода, водорода, серы, азота, кислорода.

Проверка: + + + + = 100 %.

Характеристика элементарного состава топлива:

(2.7)

Теоретически необходимое количество воздуха на 1 кг топлива, кг/ кг:

(2.8)

Низшая теплота сгорания топлива, кДж/ кг:

(2.9)

Практическая работа № 3. Расчет термодинамических характеристик по узлам теплового двигателя

Давление продуктов сгорания за СТ, мПа:

(3.1)

Плотность продуктов сгорания за СТ, кг/ м³:

(3.2)

Расход продуктов сгорания, кг/ с.:

(3.3)

( 3.4)

Мощность КНД, кВт:

(3.5)

где теплоемкость воздуха ( ) определяется при по формуле, кДж/ кг · К.

= 0,99444 + 0,000193 · (3.6)

Так как КНД и ТНД находятся на одном валу, то мощность ТНД, кВт:

(3.7)

Откуда:

(3.8)

где определяется по уравнению:

(3.9)

При = 1,505 температура воздуха после КВД, К

(3.10)

Из условия = 1,015 · получаем

(3.11)

где рассчитывается по уравнению (3.9) при , а рассчитывается по уравнению (3.6) при .

Давление воздуха на входе в КНД с учетом гидравлического сопротивления воздухозаборной камеры, мПа

(3.12)

Давление продуктов сгорания на входе в ТВД с учетом гидравлического сопротивления камеры сгорания, мПа

(3.13)

При = 1,286 давление продуктов сгорания после ТВД, МПа

(3.14)

Давление продуктов сгорания после ТНД, МПа

(3.15)

Практическая работа № 4. Расчет коэффициентов полезного действия и мощностей узлов теплового двигателя

Индикаторный коэффициент полезного действия (КПД) КНД

(4.1)

Потребляемая мощность КВД, кВт

(4.2)

где рассчитывается по уравнению (3.6) при

КПД КВД (4.3)

Индикаторный КПД ТНД

(4.4)

Вырабатываемая мощность ТВД

(4.5)

где при по формуле (3.9).

КПД ТВД (4.6)

Эффективная мощность ГТД, индикаторный и эффективный КПД силовой турбины:

(4.7)

где при по формуле (3.9) определяем теплоемкость продуктов сгорания.

(4.8)

Эффективный КПД ГТД:

(4.9)

Практическая работа № 5. Формирование результатов определения

термогазодинамических параметров на примере расчета

номинального режима работы двигателя

1. Подготовительный этап является важным звеном для расчетов термогазодинамических параметров (ТГП) ГТУ. Главная задача – формирование и изучение исходных данных (табл. 2.1 и 2.2), изучение экспериментальной схемы (рис. 5.1.).

2. Основная задача – расчет по формулам (2.1 – 4.9) и формирование результатов расчетов. Результаты расчетов по своим вариантам свести в таблицу по подобию табл.5.1.

Рис. 5.1. Принципиальная схема измеряемых термогазодинамических

параметров ГТУ ДГ – 90

Таблица 5.1

Результаты расчета номинального режима работы ДГ – 90

Величина	Размерность	Значение	Величина	Размерность	Значения
	МПа	0,101		кДж /кг · К	1,111
	кг/ м³	0,517		кВт	28642,759
	кг/ с	73,022		кДж /кг · К	1,181
	кг/ с	72,084		кВт	10621,243
	кДж /кг · К	1,063		кДж /кг · К	1,214
	кДж /кг · К	1,167		кВт	28937,002
	К	1026,183		кДж /кг · К	1,143
Продолжение табл.5.1
	К	780,782		кВт	16694,618
	К	1352,646		-	0,825
	МПа	0,096		-	0,936
	кПа	1890,720		-	0,966
	кПа	546,046		-	0,969
	кПа	307,261		-	0,968
	кДж /кг · К	1,063		-	0,365
	кВт	10344,875		кДж / кг	48767

После выполнения пунктов 1 и 2 выполнить расчет интегральных диагностических коэффициентов:

- по эффективной мощности

где - рассчитанная мощность по заданному варианту, кВт, формула (4.7)

- номинальная мощность, значение которой надо брать из табл. 5.1, кВт,

- по расходу топливного газа

где В - расход топливного газа, приведенный в исходных данных заданного варианта, кг / с, табл. П 2, прил.1.

В₀ - номинальный расход топливного газа, значения которого брать из табл. 5.1, кг / с,

- по эффективному КПД ГТУ

где _е - рассчитанный КПД ГТУ по заданному варианту, формула (4.9)

- номинальный КПД ГТУ, значения которого брать из табл. 5.1.