2.2 Определение (pк)opt — оптимальной степени сжатия в компрессоре.

Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции .

Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении

(4),

Тогда

Т₃=1650 K

Т₀=229,7 K

M=0,8

2.3 Определение коэффициента избытка воздуха a

Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной.

Для расчета примем соотношение для данного вида топлива:

Для топлива :;.

Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

(5)

где

2.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси

Массы продуктов сгорания (кг):

(6)

(7)

(8)

(9)

Количества вещества продуктов сгорания (моль):

(10)

(11)

(12)

(13)

Мольные доли компонентов (моль):

(14)

Массовые доли компонентов:

(15);

Количество топлива, сгорающего в 1кг воздуха (кг):

(16)

Масса рабочей смеси (кг):

(17)

Теплоемкости рабочей смеси :

(18)

(19)

Газовая постоянная :

(20)

Показатель адиабаты:

(21)

Результаты расчета сведем в Таблицы 6, 7:

Таблица 6 – Состав воздуха и продуктов сгорания

Характеристика		Компонент
		N2	O2	CO2	H2O
	Воздух	1039	915	815	1859
	Воздух	742	655	626	1397
		28	32	44	18
		297	260	189	462
mi,кг	Воздух	0.7531	0.2251	0.0115	0.01035
	Пр. сгор.	0.7531	0.1385	0.0926	0.0269
Mi, моль	Воздух	26.90	7.03	0.26	0.57
	Пр. сгор.	26.90	4.33	0.70	2.1
gi	Воздух	0.7531	0.2251	0.0115	0.01035
	Пр. сгор.	0.747	0.137	0.0922	0.027

Таблица 7 - Характеристики рабочего тела в цикле ГТД

Смесь					G, кг
Воздух	1010	723	287	1,4	1
Продукты сгорания	1026	739	286	1,39	1,0256

3 Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя.

3.1 Расчет основных параметров состояния в характерных точках цикла

Точка 1. Процесс 0-1 — адиабатное сжатие воздуха в диффузоре.

(22)

(23)

,

(24)

Точка 2. Процесс 1-2 — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре:

(25)

(26)

(27)

Точка 3. Процесс 2-3 — изобарный подвод тепла в камере сгорания:

,

- степень повышения температуры

;

(28)

Точка 4. Процесс 3-4 — адиабатное расширение продуктов сгорания в турбине:

(29)

(30)

(31)

Точка 5. Процесс 4-5 — адиабатное расширение в реактивном сопле ГТД до давления окружающей среды :

:

(32) ;

3.2 Определение калорических величин цикла ГТД

3.2.1 Изменение внутренней энергии в процессе:

(37)

, ,,,,

3.2.2 Изменение энтальпии:

(38)

, ,,,,,

3.2.3 Изменение энтропии:

(39)

;

.

3.2.4 Расчет теплоты процессов и тепла за цикл:

q_0-1= 0,

q_1-2= 0,

,

q_3-4= 0,

q_4-5= 0,

3.2.5 Расчет работы процесса и работы за цикл:

- работа сжатия газа в диффузоре,

- работа сжатия газа в компрессоре ,

- работа газа в турбине,

- работа реактивного сопла,

- работа цикла,

Проверка:

Результаты расчета сводятся в таблицу 8.

Таблица 8 – Основные параметры состояния рабочего тела в узловых точках цикла, изменение калорических параметров в процессах и за весь цикл идеального ГТД

Значения	Точки								Для цикла
	0	1	2		3	4	5
	0,3	0,46	9,8		9,8	4,2	0,3	-
	2,1	1,6	0,18		0,48	0,88	5,7	-
	230	259	616		1650	1293	616	-
Значения	Процесс								Для цикла
	0-1	1-2	2-3	3-4		4-5	5-0
	21	258	762	-263		-500	-284	-
	30	360	1058	-365		-692	-395	-
	-	-	1008	-		-	-1008	-
	0	0	1058	0		0	395	663
	-30	-360	0	365		693	0	668