1.1.5 Определение характерных температур

Начальную температуру лопатки примем равной температуре воздухаперед 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 компрессоресчитаем известной. Тогда температура за компрессором определяется по формуле.

Показатель адиабаты полагаем сначала равным. После определениявеличинаk уточняется: находятся средние значения массовых теплоемкостей ив интервале температури рассчитывается новое значениеk. Затем расчет повторяется с новым значениемk. 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=1.385 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=1.395 и}

1.1.6 Расчет теплоотдачи от газа к лопатке

Для входной кромки коэффициент теплоотдачи определяем по критериальной зависимости:

,

где в качестве характерного размера принят удвоенный радиус входной кромки; в качестве характерной скорости- скорость набегающего потока; коэффициент вязкости газа и коэффициент теплопроводностивыбираются по параметрам заторможенного потока перед лопаткой.

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:

_{Таким образом, окончательно получим:}

;

по

1.1.7 Расчет теплоотдачи от лопатки к охлаждающему воздуху

Охлаждающий воздух движется в зазоре между внутренним профилем и дефлектором.

Коэффициент теплоотдачи на участке входной кромки определяется по критериальной зависимости

где в качестве характерного размера принят эквивалентный диаметр выходных отверстий в носике дефлектора;

относительное расстояние от выхода из отверстий дефлектора до внутренней поверхности входной кромки лопатки ( для определенности принять =2,5 );

характерная скорость охладителя коэффициенты теплопроводностии динамической вязкостивыбираются по температуре воздуха в носике дефлектора.

Определим коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности охлаждающего

воздуха :

- для одноконтурного двигателя:

- для двухконтурного двигателя:

Плотность охлаждающего воздуха определяется из уравнения состояния идеального газа

Определим критерии Рейнольдса для одноконтурного и двухконтурного двигателей соответственно:

Определим числа Нуссельта для одноконтурного и двухконтурного двигателей соответственно:

_{Определим коэффициенты теплоотдачи:}