- •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
2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной
Наиболее распространенной является схема ТВаД со свободной (силовой) турбиной (см. рис. 1.17). Вал СТ механически не связан с валом газогенератора и практически не влияет на его работу при запуске ТВаД и изменении нагрузки на валу СТ.
При высоких значениях газогенератор ТВаД может быть выполнен по двухвальной схеме.
В ТВаД, особенно вертолетных ГТД, необходимо значительно понижать частоту вращения вала двигателя для привода потребителей, передавать большие мощности, поэтому понижающий редуктор имеет значительную массу и габариты, которые снижаются с применением СТ, вращающейся с частотой nСТ < nТК. При использовании ТВаД с СТ для привода электрогенераторов можно вообще обойтись без редуктора.
В ТВаД применяются дозвуковые сужающиеся ВЗ с большим радиусом закругления передних кромок. Это необходимо для обеспечения безотрывного обтекания воздухом, засасываемым с периферии, внутренней поверхности ВЗ. Для исключения попадания в двигатель посторонних предметов ВЗ защищают с помощью сеток и специальных фильтров. Вертолетные ГТД (ТВаД) от песка и пыли защищают с помощью центробежных пылеотделителей, установленных на входе в двигатель.
Компрессоры мощных ТВаД не имеют существенных отличий от ОК ТРД. В маломощных ТВаД иногда используют комбинированные компрессоры, состоящие из нескольких осевых и замыкающей центробежной ступени, или центробежные компрессоры (ЦБК). Это объясняется тем, что при малых потребных мощностях расход воздуха, следовательно, площадь проходного сечения и длина лопаток последних ступеней ОК имеют маленькие значения. Это приводит к возрастанию концевых потерь, так как отношение величины радиального зазора к длине лопаток возрастает. Так же, при изготовлении лопаток малой длины, существуют технологические ограничения. Поэтому для обеспечения заданной последние 2 – 3 ступени ОК можно заменить одной центробежной ступенью.
Применение на вспомогательных ГТД (ТВаД) комбинированных или центробежных компрессоров, особенно в сочетании с противоточной КС, позволяет значительно уменьшить длину двигателя при сохранении приемлемых эксплуатационных характеристик.
К
Рис.
1.18. ТВаД с радиальной КС
ГТ ТВаД имеют бòльшее число ступеней, чем у ТРД, так как основная работа расширения газа происходит в ГТ.
РС в ТВаД (за исключением ТВД) трансформировано в диффузорный выпускной патрубок, обычно повернутый в боковую сторону от оси двигателя.
3. Основные параметры тВаД
1. Мощность СТ ТВаД NСТ = Lм Мг, где Lм – механическая работа совершаемая 1 кг газа, при расширении в СТ ; Мг – расход газа через СТ.
5. Эффективная (полезная) мощность Nе=NСТηСТ – мощность создаваемая на выходном валу СТ, где ηСТ – КПД СТ.
6. Удельная эффективная мощность – эффективная мощность создаваемая в ТВаД 1 кг воздуха.
7. Удельный расход топлива – количество топлива потребное для создания единицы мощности в течении часа.