Расчет мощности и количества рабочего тела.

Энтальпия продуктов сгорания:

(1.12)

Энтальпия топливного газа на входе в КС:

(1.13)

Энтальпия воздуха после компрессора:

(1.14)

Количество теплоты, переданное топливному газу в КС:

=

(1.15)

где - степень регенерации

Количество теплоты, переданное воздуху в КС:

(1.16)

Уточнить значение α:

(1.17)

Расчет тепловой схемы после окончательного определения α:

Расход газа через турбину:

(1.18)

где [2].

- эффективная энергия (1.19)

(1.20)

- коэффициент, учитывающий дополнительные утечки воздуха через уплотнения

Расход воздуха, подаваемый компрессором:

(1.21)

Расход топлива:

(1.22)

Мощность, развиваемая газовой турбиной:

(1.23)

Мощность, потребляемая компрессором:

(1.24)

Коэффициент полезной работы:

0,46 (1.25)

Эффективный КПД ГТУ:

(1.26)

где, (1.27)

2 Расчет осевого компрессора:

Исходные данные:

- начальная температура воздуха перед компрессором (по заданию);

- начальное давление воздуха;

- степень повышения давления в компрессоре [2];

- расход воздуха, подаваемый компрессором;

- частота вращения вала [2];

- коэффициент аэродинамического сопротивления проточной части.

Предварительный выбор числа ступеней (с аналога):

.

Принять осредненное значение для воздуха:

;

- удельная теплоемкость воздуха;

; - показатель адиабаты для воздуха.

Параметры воздуха перед первой и за последней ступенями компрессора [1]:

- скорость во входном патрубке;

- скорость перед первой ступенью;

- скорость в выходном патрубке;

- скорость за последней ступенью;

- КПД входного патрубка;

- КПД выходного патрубка;

- КПД компрессора (принято с аналога) [2].

Плотность воздуха перед компрессором, по параметрам торможения

(2.1)

Потеря давления торможения во входном патрубке:

(2.2)

Давление торможения перед первой ступенью:

(2.3)

Температура воздуха перед первой ступенью:

(2.4)

Давление перед первой ступенью:

(2.5)

Плотность воздуха перед первой ступенью:

(2.6)

Объемный расход воздуха через первую ступень:

(2.7)

Окружная скорость концов рабочих лопаток первой ступени:

(2.8)

где, - относительный диаметр втулки [1];

- коэффициент расхода первой ступени [1].

Меридиональная проекция скорости перед первой ступенью:

(2.8)

Диаметры первой ступени:

- периферийный (2.9)

- прикорневой (2.10)

Высота рабочих лопаток первой ступени:

(2.11)

Произведем аналогичную оценку параметров воздуха за последней ступенью и определим ее размеры:

Давление торможения за компрессором

714341,25 (2.12)

Температура торможения за компрессором (по располагаемому теплоперепаду):

(2.13)

К (2.14)

Плотность воздуха за компрессором (по параметрам торможения):

(2.15)

Потеря полного давления в выходном патрубке:

(2.16)

Давление торможения за последней ступенью:

(2.17)

Температура воздуха за последней ступенью:

(2.18)

Давление воздуха за последней ступенью:

(2.19)

Плотность воздуха за последней ступенью:

(2.20)

Прикорневой диаметр рабочей лопатки последней ступени:

(2.21)

где - периферийный диаметр рабочей лопатки последней ступени.

Высота рабочей лопатки последней ступени:

(2.22)

Оценка числа ступеней:

Действительный теплоперепад в компрессоре

(2.23)

Теплоперепад первой ступени:

(2.24)

где (2.25)

Теплоперепад последней ступени:

(2.26)

где (2.27)

Средний теплоперепад ступеней:

(2.28)

Число ступеней компрессора:

(2.29)

Расчет первой ступени осевого компрессора:

Примем максимальное значение .

Закрутку потока перед рабочим колесом примем в сторону вращения ротора, что позволит уменьшить число Маха:

(2.30)

Степень реактивности у корня:

(2.31)

Степень реактивности на периферии:

(2.32)

Расчет треугольников скоростей и углов лопаток на среднем квадратичном диаметре:

(2.33)

Примем

Меридиональная проекция скорости

(2.34)

где - средний диаметр ступени.

Окружная скорость лопаток первой ступени компрессора:

(2.35)

Меридиональная проекция скорости первой ступени:

(2.36)

(2.37)

(2.38)

(2.39)

(2.40)

Относительные шаги: ; [6].

Коэффициент, зависящий от средней линии и углы выхода потока: а=0,4

- для рабочих лопаток (2.41)

- для направляющих лопаток (2.42)

Углы атаки принимаем: [1]

Входные углы лопаток:

(2.43)

(2.44)

Выходные углы лопаток

(2.45)

(2.46)

Построим в масштабе треугольник скоростей рассчитанной ступени:

Рисунок 4 - Треугольник скоростей рассчитанной ступени

Т.к. максимальное число Маха достигается у вершин рабочих лопаток, рассчитаем его величину:

Меридиональная проекция скорости первой ступени:

(2.47)

Круговая проекция скорости первой ступени:

(2.48)

Скорость звука:

(2.49)

Число Маха (максимальное):

(2.50)