Пункты проверки расчета (результаты потребуются для кп по курсу «Конструкция, динамика и прочность гтд»

66. Утечки из ГВТ:

кг/с. (67)

67. Отборы на охлаждение турбины:

кг/с. (68)

68. Расход воздуха через сечение Г

кг/с. (69)

кг/с. (69бис)

69. Расход газа через сечение Г:

кг/с. (70)

кг/с. (70бис)

кг/с.(70бис2)

70. Расход газа через выходное устройство:

кг/с. (71)

71. Мощность компрессора:

Вт. (72)

72. Мощность турбины компрессора:

Вт. (73)

Вт. (73бис)

73. Расход газа через СТ:

кг/с. (74)

кг/с. (74бис)

кг/с.(74бис2)

74. Мощность СТ:

Вт. (75)

75. Мощность эффективная

Вт. (76)

76. Эффективный КПД ГТД:

. (77)

77. Общая мощность турбин

Вт. (78)

78. Коэффициент полезной работы

. (79)

Приложение III

Пример термогазодинамического расчета гтд со свободной турбиной (двухвальный газогенератор) – схема 3

Таблица П. III.1

Исходные данные	Обозначение	Значение
Температура газа перед турбиной, К	-	1580
Суммарная степень повышения полного давления	-	35
Степень повышения полного давления КНД	-	6,0
Политропический КПД компрессора НД	-	0,89
Политропический КПД компрессора ВД	-	0,89
КПД неохлаждаемой одноступенчатой турбины компрессора высокого давления	-	0,89
КПД неохлаждаемой одноступенчатой турбины компрессора низкого давления	-	0,89
Изоэнтропическй КПД силовой турбины	-	0,9
Механический КПД силовой турбины	-	0,995
КПД электрогенератора	-	0,98
Коэффициент потерь полного давления во входном устройстве	-	0,99
Коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания	-	0,95
Степень понижения полного давления в выходном устройстве	-	1,013
Коэффициент утечек воздуха из ГВТ		0,01
Температура воздуха на входе в ГТД, К	-	288
Показатель адиабаты воздуха	-	1,4
Давление воздуха на входе в ГТД, Па	-	101325
Газовая постоянная воздуха	-	287,0528
Механический КПД турбокомпрессора высокого давления	-	0,995
Механический КПД турбокомпрессора низкого давления	-	0,998
Максимальная электрическая мощность газотурбоэлектроагрегата	-
Низшая теплотворная способность топливного газа, кДж/кг	-	45952
Полнота сгорания топлива	-	0,993
Теоретически необходимое количество килограммов воздуха для полного сгорания одного килограмма топлива	-	17,048

До пункта 26 расчет ведется на =1 кг воздуха.

1. Полная температура на входе в двигатель:

= =288,0 K (1)

2. Полное давление на входе в двигатель:

= =100312 Па (2)

3. Изоэнтропический КПД компрессора низкого давления определяется по формуле:

. (3)

4. Полное давление за компрессором низкого давления:

Па. (4)

5. Удельная работа компрессора низкого давления определяется по формуле:

. (5)

6. Температура воздуха за компрессором низкого давления вычисляется по выражению:

K. (6)

7. Степень повышения полного давления в компрессоре ВД:

. (7)

8. Изоэнтропический КПД компрессора высокого давления определяется по формуле:

. (8)

9. Полное давление за компрессором высокого давления:

Па. (9)

10. Удельная работа компрессора высокого давления определяется по формуле:

.(10)

11. Температура воздуха за компрессором высокого давления вычисляется по выражению:

. K (11)

12. Относительный расход топлива определим по упрощенной формуле (из [2], стр.213):

, (12)

где - низшая теплотворная способность топлива,

- полнота сгорания,

и - комплексы, имеющие вид:

=4,187(-0,10353 Т⁴ 10^-10+0,35002 Т³ 10^-7-0,15931 Т² 10^-4+0,24089Т)

=4,187(0,25084 Т² 10^-3+0,35186 Т-0,33025 Т³ 10^-7-17,533)

13. Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания определим из выражения:

, (13)

где - теоретически необходимое количество килограммов воздуха для полного сгорания одного килограмма топлива.

14. Полное давление газа на входе в камеру сгорания:

Па. (14)

15. Используются зависимости относительных отборов охлаждающего воздуха, как функции температуры газа перед рабочим колесом с разделением на воздух для охлаждения СА и для охлаждения РК, которые имеет вид:

.

.

.

.

где в первом приближении определилась по формуле:

K. (19)

Во втором приближении задана температура 1178 K, полученная в п. 35 и отборы на охлаждения рассчитаны уже во втором приближении.

16. Относительный расход воздуха на охлаждение турбины ВД является суммой отборов на охлаждение СА и РК, и равен:

. (20)

17. Относительный расход воздуха на охлаждение турбины НД является суммой отборов на охлаждение СА и РК, и равен:

+ . (21)

18. Относительный расход воздуха на охлаждение турбин является суммой отборов на охлаждение и равен:

+ + + . (22)

19. Расход воздуха через сечение Г:

. (23)

20. Расход топлива секундный на 1 кг воздуха:

.(24)

21. Расход газа на входе в турбину высокого давления:

. (25)

22. Относительный расход охладителя на охлаждение турбины высокого давления:

.

23. Газовая постоянная газа вычисляется по выражению:

.? (27)

24. Определение относительной температуры газа на входе в турбину для использования в расчетном полиноме:

. (28)

25. Изобарная теплоемкость сухого воздуха:

.(29)

26. Комплекс Nn:

. (30)

27. Изобарная теплоемкость газа вычисляется по формуле:

?. (31)

28. Показатель адиабаты газа на входе в турбину высокого давления:

. (32)

29. Удельная работа турбины высокого давления находится через удельную работу компрессора высокого давления:

. (33)

30. Так как отбора охладителя производится из-за компрессора, отношение располагаемой мощности охлаждающего воздуха, поступающего в турбину к располагаемой мощности газового потока, протекающего через турбину определяем по формуле:

. (34)

31. Термогазодинамический КПД турбины компрессора найдем из выражения:

= -0,18( -1200)/1000=0,822, (35)

где примем =0,89.

32. Изоэтропический КПД охлаждаемой турбины высокого давления найдем из выражения:

= . (36)

33. Степень понижения полного давления турбины высокого давления найдем по формуле:

. (37)

34. Температура «чистого» газа за турбиной компрессора равна:

K. (38)

35. Температура газа за турбиной компрессора (по [4], формула 2.26) равна:

, (39)

где - температура охлаждающего воздуха, принято = ;

36. Расход газа через ТНД равен

. (40).

Раскрывая выражение (40), получим:

(40бис)

37. Давление газа за турбиной высокого давления

или Па. (41)

38. Относительный расход охладителя на охлаждение турбины низкого давления:

. (42)

39. Расход воздуха на входе в ТНД:

.(43)

40. Относительный расход топлива на входе в ТНД:

(44)

Пункты 41 – 45, расчет теплоемкости и показателя адиабаты на входе в ТНД

41. Газовая постоянная газа на входе ТНД вычисляется по выражению:

. (45)

42. Определение относительной температуры газа на входе в турбину низкого давления для использования в расчетном полиноме:

. (46)

43. Изобарная теплоемкость сухого воздуха:

=

=1,1706. (47)

44. Комплекс Nn:

=3,3731. (48)

45. Изобарная теплоемкость газа вычисляется по формуле:

. (49)

46. Показатель адиабаты газа на входе в турбину низкого давления:

. (50)

47. Удельная работа турбины низкого давления находится через удельную работу компрессора высокого давления:

Дж/кг.(51)

Пункты 48 -49 по методике [1].

48. Найдем отношение располагаемой мощности охлаждающего воздуха, поступающего в турбину к располагаемой мощности газового потока, протекающего через турбину по формуле:

. (52)

49. Рассчитаем термогазодинамический КПД турбины низкого давления по выражению:

= -0,18( -1200)/1000=0,874. (53)

50. Изоэнтропический КПД охлаждаемой турбины низкого давления найдем из выражения:

= . (54)

51. Степень понижения полного давления турбины низкого давления найдем по формуле:

. (55)

52. Температура «чистого» газа за турбиной низкого давления равна:

K.(56)

53. Температура газа за турбиной низкого давления (по [4], формула 2.26) равна:

, (57)

где - температура охлаждающего воздуха, принято = ;

54. Расход газа через СТ равен:

. (58).

Раскрывая выражение (57), получим:

(58бис)

55. Давление газа за турбиной низкого давления

или Па (59)

56. Степень понижения полного давления свободной турбины получим по выражению:

. (60)

57. Относительный расход топлива на входе в свободную турбину определим по выражению:

. (61)

Пункты 58 – 63, расчет теплоемкости и показателя адиабаты на входе в СТ

58. Газовая постоянная газа на входе в СТ вычисляется по выражению:

. (62)

59. Определение относительной температуры газа на входе в турбину для использования в расчетном полиноме:

K. (63)

60. Изобарная теплоемкость сухого воздуха на входе в СТ:

=1,1355

61. Комплекс Nn:

=

=3,131. (64)

62. Изобарная теплоемкость газа на входе в СТ вычисляется по формуле:

.(65)

63. Показатель адиабаты газа на входе в турбину компрессора

. (66)

64. Удельная работа свободной турбины равна:

. (67)

65. Температура газа за свободной турбиной равна:

K. (68)

66. Относительный расход топлива за турбиной определим о формуле:

. (42)

67. Газовая постоянная газа за турбиной вычисляется по выражению:

. (43)

68. Определение относительной температуры газа за турбиной для использования в расчетном полиноме:

. (44)

69. Изобарная теплоемкость сухого воздуха за турбиной вычисляется по формуле

.(45)

70. Комплекс Nn для газа за турбиной рассчитывается по формуле (19).

.(46)

71. Изобарная теплоемкость газа за турбиной вычисляется по формуле:

.(47)

72. Показатель адиабаты газа на выходе из турбины компрессора:

. (48)

73. Полное давление газа за свободной турбиной:

Па. (??)

74. Потребная эффективная мощность ГТД на валу равна:

МВт. (69)

75. Фактический расход газа через двигатель определим по формуле:

кг/с. (70)

76. Фактический расход воздуха равен:

. (71)

77. Фактический секундный расход топлива определим по формуле:

кг/с. (72)

78. Часовой расход топлива определим по формуле

. кг/ч (73)

79. Эффективная удельная работа цикла на 1 кг воздуха равна:

Дж/кг (74)

80. Располагаемая удельная энергия внесенного в двигатель топлива, приходящаяся на 1 кг воздуха:

Дж/кг.(75)

81. Эффективный КПД ГТД равен:

=38,51%. (76)

82. В итоге, имеем КПД ГТУ на клеммах электрогенератора:

=37,74%. (77)

83. Удельная работа ГТУ (аналог - удельная тяга) кВт/(кг/с):

. (78)