- •Оглавление
- •Раздел 1 (мод.1). Основы термодинамической работы турбовальных двигателей (тВаД) и процессы, происходящие в отдельных узлах………4
- •Раздел 2 (мод. 2). Совместная работа узлов и характеристики тВаД..26
- •Раздел 3 (мод. 3). Расчет тВаД…………………………………………….38
- •Раздел 1 (мод.1). Основы термодинамической работы турбовальных двигателей (тВаД) и процессы, происходящие в отдельных узлах
- •1. Наземное применение газотурбинных двигателей;
- •2. Принцип действия турбовальных двигателей (тВаД).
- •1. Наземное применение газотурбинных двигателей (гтд)
- •2. Принцип действия турбовальных двигателей (тВаД)
- •Контрольные вопрсы:
- •1. Идеальные термодинамические циклы (тВаД);
- •2. Термический кпд идеального цикла.
- •1. Идеальные термодинамические циклы (тВаД)
- •2. Термический кпд идеального цикла тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Работа действительного цикла
- •Внутренняя (индикаторная) работа
- •Эффективная работа цикла тВаД
- •3. Эффективный кпд тВаД
- •Зависимость
- •Контрольные вопросы:
- •1. Преимущества и недостатки тВаД различных схем;
- •2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной;
- •3. Основные параметры тВаД.
- •1. Преимущества и недостатки тВаД различных схем
- •Преимущества и недостатки одновальных тВаД.
- •2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной
- •3. Основные параметры тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2 (мод. 2). Совместная работа узлов и характеристики тВаД
- •1. Зависимость удельных параметров тВаД от параметров рабочего процесса: ; ;
- •2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД.
- •1. Зависимость удельных параметров тВаД от параметров рабочего процесса ;
- •2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД
- •Отбор мощности в одновальном тВаД
- •Отбор мощности в тВаД со свободной турбиной
- •Контрольные вопросы:
- •2. Дроссельные характеристики тВаД со свободной турбиной;
- •1. Дроссельные характеристики одновального тВаД
- •2. Дроссельные характеристики тВаД со свободной турбиной
- •3. Климатические характеристики тВаД
- •Методы построения эксплуатационных характеристик
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 3 (мод. 3). Расчет тВаД
- •2. Предварительный расчет тВаД.
- •1. Основные этапы расчета тВаД
- •2. Предварительный расчет тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Определение основных данных тВаД.
- •1. Определение параметров рабочего тела в характерных сечениях тВаД
- •2. Определение основных параметров тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Определение частоты вращения роторов тВаД.
- •1. Оценка геометрических параметров характерных сечений тВаД
- •2. Определение частоты вращения роторов
- •Контрольные вопросы:
- •Библиографический список
Контрольные вопросы:
1. Назвать цели термогазодинамического расчета ТВаД.
2. Дать характеристику основным этапам термогазодинамического расчета ТВаД.
3. Объяснить порядок определения оптимальных параметров рабочего процесса при ориентировании на двигатель- прототип.
4. Объяснить порядок определения оптимальных параметров рабочего процесса при отсутствии двигателя- прототипа.
5. Каким образом определяют значения удельной теплоемкости и показателя адиабаты рабочего тела в сечениях двигателя?
6. Как зависит величина удельной мощности от параметров рабочего процесса?
Лекция 8. Расчет ТВаД по исходным параметрам рабочего процесса
Вопросы лекции:
1. Определение основных параметров рабочего тела в характерных сечениях ТВаД;
2. Определение основных данных тВаД.
1. Определение параметров рабочего тела в характерных сечениях тВаД
Сечение вх-вх на входе в компрессор
.
Полное давление воздуха
.
Статическая температура воздуха
.
статическое давление воздуха
.
статическая плотность воздуха
.
Сечение к-к на выходе из компрессора
Потребная работа компрессора
,
где: ср =1025 Дж/кг·K; k =1,386 определены по справочным таблицам для , где – для выбранного значения определяется с помощью специального графика.
полная температура воздуха
.
Уточняем значения ср и k для нового значения , пересчета Lк и не требуется.
статическая температура воздуха
,
где: ср =1075 Дж/кг·K для ; ск =110 м/с (значение ск выбирается в диапазоне 100…190 м/с, чем выше ОК, тем ниже значение ск.
полное давление воздуха
.
статическое давление воздуха
,
где: k определяется по таблице (Приложение 1) для
статическая плотность воздуха
.
Сечение г-г на выходе из камеры сгорания
относительный расход топлива
,
где ср.г =1150 Дж/кг·K для и
.
полное давление газа
.
статическая температура газа
,
где: ср.г = 1225 Дж/кг·K для и ; сг =160 м/с – осевая скорость газа за камерой сгорания (значение сг выбирается в диапазоне 110…200 м/с в зависимости от выбранной ск)
статическое давление газа
,
где kг =1,305 для и
статическая плотность газа
.
Сечение т-т за турбиной
Работа свободной турбины
,
где
Работа всей турбины (ТК + СТ)
.
Полная температура газа
,
где в первом приближении ср.г = 1225 Дж/кг·K для
Для ср.г = 1195 Дж/кг·K, kг = 1,316 .
Тогда с учетом поправки ср.г
.
степень понижения давления в турбине
.
полное давление газа
.
Отметим, что , это необходимо, чтобы газ вытекал из ВУ.
статическое давление газа
,
где – kг определяется для
абсолютная скорость газа
,
где Мт = 0,55 – число Маха, kг = 1,351 (для ).
статическое давление газа
.
статическая плотность газа
.
Сечение ТК-ТК за турбиной компрессора
работа турбины компрессора
.
полная температура газа
,
где: в первом приближении ср.г = 1195 Дж/кг·K, kг = 1,316 для
.
Уточняем значения ср.г и kг для .
ср.г = 1195 Дж/кг·K, kг = 1,316, пересчета не требуется.
степень понижения давления в турбине компрессора
.
полное давление газа
.
Статические параметры газа в этом сечении не определяем
Сечение с-с на выходе из ВУ
рс = рн = 1,013·105 Па.
степень понижения давления в выходном устройстве
.
Полное давление за турбиной выше , но поэтому канал ВУ имеет небольшое сужение.
В предварительном расчете была выбрана скорость на выходе из сопла сс = 180 м/с.
расчетная скорость истечения газа из ВУ
,
где kг = 1,351, ср.г = 1095 Дж/кг·K, для
.
Вычисленная скорость сс = 180,86 м/с практически совпадает с выбранным «исходным» значением сс = 180 м/с.
полная температура газа
.
полное давление газа
.
статическая температура газа
.
статическая плотность газа
.
Результаты расчетов по сечениям сведены в таблицу 3.2 и по ним строится схема изменения параметров рабочего тела по тракту ТВаД (см. рис. 1.5).
Таблица 3.2
Величина |
Обозначение, размерность |
Сечение по тракту |
|||||
вх-вх |
к-к |
г-г |
ТК-ТК |
т-т |
с-с |
||
Полная температура |
|
288 |
629,79 |
1200 |
998,64 |
794,17 |
781,47 |
Статическая температура |
|
270,04 |
623,89 |
1290 |
|
781,47 |
765,5 |
Полное давление |
|
0,9826 |
12,28 |
11,67 |
3,43 |
1,094 |
1,072 |
Статическое давление |
|
0,7843 |
11,87 |
11,0 |
|
0,9141 |
1,013 |
Плотность |
|
1,012 |
6,632 |
2,994 |
|
0,42 |
0,453 |
Скорость |
|
9 |
110 |
160 |
|
298,33 |
180,86 |