Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Кафедра турбинные двигатели и установки

КУРСОВАЯ РАБОТА

Расчёт камеры сгорания

Преподаватель Капралов В. М.

Студент Грачев А. А.

Группа 5034/1

Санкт-Петербург 2012

Содержание

Введение 3

1.Расчет размеров проточной части кольцевой камеры сгорания 5

2.Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания 7

3. Проектирование завихрителя фронтового устройства жаровой трубы 10

Литература 11

Введение

Целью данного расчета камеры сгорания (к.с.) газотурбинной установки является:

- определение её геометрических размеров;

- определение характеристик рабочего процесса на расчетном режиме.

Основные требования, предъявляемые камере сгорания газотурбинной установки – минимальная концентрация загрязняющих атмосферу веществ в отработавших газах, обеспечение максимальной величины эффективного КПД термического цикла двигателя, экономичность, устойчивость горения, надежность запуска. Для данной к.с. топливом является природный газ (метан).

Исходные данные:

1. Расход воздуха на выходе из компрессора =86,1 кг/с;

2. Давление воздуха на выходе из компрессора =1,62 МПа;

3. Температура воздуха на выходе из компрессора =679,5 К;

4. Температура воздуха на выходе из к.с. =1423 К;

5. Коэффициент избытка воздуха =3,16;

6. Теоретическое кол-во воздуха для окисления 1 кг топлива =16,8;

7. Центральный угол входного «безотрывного» диффузора =25; ْ

8. Диаметр кольцевого канала на входе в к.с. =0,609 м;

9. Площадь сечения входа в к.с. =0,079 м²;

10. Высота на входе в к.с. =0,304 м;

11. Диаметр кольцевого канала на выходе из к.с. =0,843 м;

12. Площадь сечения выхода из к.с. =0,191 м²;

13. Высота канала в выходном сечении к.с. =0,421 м²;

14. Наружный диаметр корпуса к.с. =0,975 м;

15. Внутренний диаметр корпуса к.с. =0,436 м;

16. Длина корпуса к.с. =1,725 м;

17. Площадь отверстий для пленочного охлаждения =0,35;

18. Площадь отверстий на выходе из завихрителей =0,16;

19. Отношение =3;

20. Интенсивность закрутки воздушного потока =1,75;

21. Параметры варьирования: =2,5; =0,3; =1,5;

22. Относительная величина расхода, отбираемого на охлаждение: .

1. Расчет размеров проточной части кольцевой камеры сгорания

1. Площадь миделевого сечения жаровой трубы:

.

2. Средний диаметр жаровой трубы:

.

3. Высота жаровой трубы в миделевом сечении:

.

4. Наружный диаметр жаровой трубы:

.

5. Внутренний диаметр кольцевой части жаровой трубы:

.

6. Суммарная эффективная площадь всех отверстий в жаровой трубе:

.

7. Средняя высота между миделевым и выходным сечениями:

.

8. Длина газосборника жаровой трубы:

.

9. Площадь кольцевых каналов:

.

10. Наружный диаметр корпуса к.с.:

.

11. Внутренний диаметр корпуса к.с.:

.

12. Длина зоны горения:

13. Длина жаровой трубы:

.

14. Степень расширения малого «безотрывного» диффузора:

.

15. Высота канала на выходе из диффузора:

.

16. Длина малого диффузора:

.

17. Расстояние от выхода из диффузора до форсунок:

.

18. Длина к.с.:

.

19. Число топливных форсунок:

.

20. Объем зоны горения:

.

21. Объем жаровой трубы:

22. Площадь боковой поверхности жаровой трубы:

;

;

23. Проверка функциональных ограничений

2. Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания

При расчете используются критериальные уравнения описывающие результаты теплообменных процессов в потоке газа с подводом тепла и вещества в реакционных объемах к.с. от входа в эти объемы до выхода из них.

1. Коэффициент окружной неравномерности поля температуры газа на выходе из к.с.:

2. Коэффициент радиальной неравномерности поля температуры газа:

3. Индекс эмиссии оксидов азота:

4. Индекс эмиссии многооксидов углерода:

5. Индекс эмиссии несгоревших углеводородов

6. Индекс эмиссии бензопирена:

7. Расчет полноты сгорания:

.

8.Число дымности

9. Коэффициент гидравлического сопротивления жаровой трубы:

.

10. Суммарный коэффициент гидравлического сопротивления к.с.:

11. Коэффициент скорости на входе в к.с.:

.

12. Коэффициент потерь полного давления в к.с.:

.

3. Проектирование завихрителя фронтового устройства жаровой трубы

Для расчета завихрителя необходимо задаться количеством лопаток завихрителя . Обычно число лопаток завихрителя лежит в пределах от 10 до 16, для более стабильного горения примем .

1. Радиус выходного сечения завихрительного устройства:

, где коэффициент расхода.

;

.

2. Исходя из конструктивных соображений, задается .

3. Толщина лопаток завихрителя:

, где:

;

;

Литература

1. Митрофанов В.А., Рудаков О.А., Сигалов Ю. В., Рассохин В.А., Раков Г.Л., Оленников С.Ю. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Основы теории и алгоритм расчета: Учеб. Пособие. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2006. 60с.

2. Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Турбиностроение». ‒3-е изд., перераб. И доп.‒М.: Машиностроение, 1984‒280 с., ил.