3.8.3. Расчет II и последующих ступеней

1. Принимаем

2. Определяем окружную скорость на D_ср на входе в ступень

4. Задаемся осевой скоростью на входе во II ступень м/с и определяем коэффициент расхода

4. Задаемся степенью реактивности на среднем диаметре и определяем параметр

5. Задаемся густотой решетки на среднем диаметре (b/t)_ср = 0,69 и по рис. 3.22 определяем параметр и закрутку потока в решетке РК

6. Определяем теоретический напор на среднем диаметре

и теоретический напор для сжатия килограмма воздуха

7. Определяем температуру воздуха на выходе из ступени

8. Параметры потока на входе в РК:

а) закрутка потока

где

б) абсолютная скорость

в) температура воздуха

г) число Маха потока

д) критическая скорость звука

е) приведенная скорость

ж) относительная плотность потока

з) угол потока

9. Определяем размеры проточной части на входе в РК:

а) потребная площадь проходного сечения

где

б) диаметр втулки

в) длина лопатки

10. Степень повышения давления воздуха во II ступени

11. Параметры воздуха на выходе из ступени:

полное давление

температура торможения

12. Размеры проходных сечений на выходе из компрессора:

а) площадь проходного сечения на выходе из компрессора

Значение выбирается по таблице газодинамических функций в зависимости от приведенной скорости на выходе из ступени

б) диаметр втулки

в) длина лопатки

г) средний диаметр проточной части

13. Задаемся удлинением лопатки РК h/b = 3,7 и определяем хорду лопатки:

14. Шаг решетки

15. Число лопаток РК

Принимаем .

16. Осевой зазор

17. Задаемся величиной удлинения лопаток НА h/b = 3,8 и определяем хорду лопатки

18. Шаг решетки НА

19. Число лопаток НА

Принимаем . Число ступеней компрессора определяв путем распределения работы компрессора по ступеням из условия . Результаты расчета сведены в таблицу (приложение 5).

Глава 4 камеры сгорания

2. Требования, предъявляемые к камерам сгорания

В любом тепловом двигателе важнейшим процессом является процесс подвода тепла к рабочему телу. В ГТД этот процесс осу­ществляется в камерах сгорания, где сначала образуется горючая смесь, а затем происходит ее эффективное сгорание, в результате чего к рабочему телу подводится тепло, необходимое для осуще­ствления термодинамического цикла двигателя.

Камера сгорания является элементом двигателя, от которого в большой степени зависят экономичность и надежность работы.

К камерам сгорания предъявляют ряд требований, вытекающих из условий их эксплуатации:

1)обеспечение устойчивого горения на всех режимах работы двигателя и на всех режимах полета самолета. Выполнение этого требования предполагает отсутствие срыва пламени или пульсаций;

2)осуществление наиболее полного сгорания при минимуме гид­равлических потерь;

3 ) обеспечение на выходе из камеры заданного распределения температур газа. Поле температур газа на выходе из камеры характеризуется определенной неравномерностью как в окружном, так и в радиальном направлении. Окружная неравномерность вредна, так как приводит к неравномерному нагреву лопаток соплового аппарата турбины, к росту расхода охлаждающего воздуха. По радиусу лопатки турбины должно быть создано такое распределение температуры, при котором к более нагруженным частям лопаток (корневым сечениям, подвергающимся наибольшим напряжениям растяжения от действия центробежных и газовых сил) и периферийным, имеющим наименьшие толщины и в наибольшей степени подвергающимся обгоранию, следует подвести газ с наименьшей температурой. Максимальная темпе­ратура газа должна приходиться примерно на 2/3 … 3/4 высоты лопат­ки (рис. 4.1);

4) обеспечение запуска двигателя в. Заданном диапазоне эксплуатационных режимов, в том числе на больших высотах;

5) обеспечение высокой надежности конструкции в рамках задан­ного ресурса;

6) обеспечение быстрого и безотказного запуска двигателя на земле и в воздухе, в любых условиях полета, в том числе на больших высотах;

7) содержание в продуктах сгорания минимального количества частиц сажи, вызывающих дымление двигателя и загрязняющих атмосферу.

К камерам сгорания также предъявляют общие для всех эле­ментов двигателя требования высокой надежности, большого ре­сурса, обеспечение минимальных габаритных размеров и массы.

Требования, предъявляемые к камерам сгорания оцениваются рядом параметров.

Полнота сгорания топлива оценивается коэффициентом полноты сгорания, под которым понимают отношение количества тепла Q₁ выделившегося в камере сгорания, к количеству тепла Q₀, которое выделяется при полном сгорании топлива,

За 1 с в камере сгорания при полном сгорании топлива может выделиться тепло , где G_т — секундный расход топ­лива, а H_u — низшая теплотворность топлива. Выделившееся в реальном процессе количество тепла Q₁ меньше идеального вслед­ствие неполноты сгорания, связанной с незавершенностью хими­ческих реакций из-за малого времени пребывания газов в камере и потерь тепла в стенки.

На расчетном режиме работы основной камеры сгорания . При отклонении от расчетного режима уменьша­ется, что приводит к росту расхода топлива и ухудшению эконо­мичности двигателя.

Обеспечение сгорания в минимальном объеме, компактность камеры, оценивается ее теплонапряженностью

где — количество тепла, выделяющееся в камере за 1 ч; — общий объем камеры сгорания и полное давление на ее входе.

Теплонапряженность камер сгорания достигает (3 … 5)10⁶

Величина сопротивлений в камере сгорания оценивается коэф­фициентом восстановления полного давления

равным отношению полного давления на выходе из камеры к полному давлению на входе в нее. Значение = 0,92 … 0,96. Оценка устойчивости горения в камерах производится с по­мощью характеристик (см. подразд. 4.4).

Для оценки степени неравномерности температуры служит па­раметр

где температура на входе в камеру сгорания; - максимальное значение местной температуры в выходном сечении камеры сгорания, а - среднее значение температуры в том же сечении.