3 Порядок выполнения курсовой работы

Показатель

Расчетная формула

Пример расчета ТК

Примечание

1. Расчет воздуха через компрессор G_к, кг/с

Расход газа через турбину Gг, кг/с

1,1

1,16

2. Давление за компрессором Р¹к, Па

ΔРох - потери давления в воздухоохладителе (между компрессором и цилин­драми двигателя)

Р¹к = Рк – ΔРох

= 200000 – 3000 = 197000

197000

Задано Рк ; ΔРох

3. Давление перед компрессором Ро, Па

ΔРвх - потери давления на входе в компрессор

Ро = Ра – ΔРвх

99000

Задано Ра; ΔРвх

4. Степень повышения давления πк

1,98

5. Адиабатная работа компрессора Нк, Дж/кг

Нк = 1005 _* Та _* Δt'к

Проверка:

61867

Δt'к – в приложе­нии 5;

Та – задано

6. Коэффициент напора Нк¹

Нк¹ (с лопаточными диффузорами)

1,39

Приложение 4 в зависимости от Дк

7. Окружная скорость Uк (на диаметре Дк), м/с

294

8. Частота вращения ротора n, об/мин

18122

Дк – задано

9. Мощность привода компрессора на валу Nк, кВт

Nк = G_{к *} Нк _* ηк

ηк – в приложении 4

в зависимости от Дк

(большие значения относятся к более мощным ДВС)

10. Коэффициент расхода компрессора Сm¹

0,2

Принимается

0,20 – 0,35

11. Скорость потока воздуха перед колесом С1, м/с

С1 = Сm¹ _* Uк

58,8

12. Скорость потока воздуха в колесе компрессора Ск, м/с

Ск = (0,9 – 1,0) _* С1

52,9

13. Температура воздуха после компрессора Тк, К

Тк = Та + 130

415

14. Плотность воздуха ρк, кг/м³

1,65

R = 287 Дж\кгК

15. Ширина колеса компрессора bк, мм

12,9

Дк в метрах

16. Число лопаток колеса компрессора Zк, шт

16

Принимается:

Zк = 12 – 23

17. Длина канала компрессора Lк, м

Lк = (1 – 1,1)Дк

0,31

Lк – принимается в зависимости от Дк

18. Параметры диффузора:

- число лопаток Zд, шт;

- ширина bд, мм

15

11,6

Принимается:

Zд = 13 – 31;

bд = (0,9-1,0) bк

19. Площадь омываемой поверхности F_гр ,м²

F_гр = (2 Z_{к *} bк + 2 Zд _* bд)_*Lк

0,24

20. Расход моющего состава Т₁

G_Т1 , кг/с

G_т1 = q_{т1 *} F_гр

0,012

q_т1 = 0,05 кг/с

21. Количество раствора, кг:

Т₁Q_T1

T₂Q_T2

Q_т1 = q'_{т1 *} F_гр

Q_т2 = 2Q_т1

0,108

0,216

q'_т1 = 0,45 кг/м²

22. Давление воздуха в емкости для моющего состава, Па

Р_х = Р_к

200000

23. Скорость выхода моющего состава из форсунки С_ф ,м/с

19,5

Принимается:

φ_ф = 0,95 - 0,96;

ρ_{Т1 =} 950 кг/м³

24. Суммарная площадь проходных сечений форсунки F_ф ,мм²

0,64

ρ_{Т1 =} 950 кг/м³

25. Количество отверстий в форсунке Z_ф

Z_ф = 6

Принимается:

Z_ф = 4 - 8

26. Диаметр отверстий форсунки

d_оф, мм

2

π = 3,14

Показатель

Расчетная формула

Пример для ГТНА

ТК

Примечание

1. Температура газа перед турбиной на режиме промывки Тт ,К

Задано

873

2. Скорость выхода газа из рабочих лопаток на режиме промывки w₂ , м/с

150

Принимается

w₂ = 130 – 330

(большие значения относятся к более мощным ДВС)

3. Температура газа на выходе из турбины Т2т, К

3.1 Поправочный коэф­фи­циент ηпопр (см. рис.1 метод. указаний)

3.2 к.п.д. турбины

ηт = ηi ηм

3.3 к.п.д. турбины с учетом импульсивности

ηти = ηт ηпопр

3.4 Общий к.п.д. турбо­компрессора ηтк = ηк ηт;

3.5 Адиабатная работа турбины Нт, Дж/кг

Нт = (G_кНк)/(Gг ηти ηм);

3.6 Адиабатный перепад температур Δt=Нт/1130.

Т2т = Тт – (Δt _* ηi _*ηпопр)

520,5

Принимается

ηi = 0,8 - 0,9

Принимается

ηм = 0,92 – 0,98

Принимается

ηк = 0,7 – 0,84

(большие значения относятся к более мощным ДВС)

4. Мощность турбины

Nт = Gг _* Нт _* ηти, кВт

Nт = Gг _* Нт _* ηти

64,8

Производиться сравнение мощностей турбины и компрессора (Nт и Nк). В случае, когда Nт < Nк на величину, превышающую 3% необходимо намечать способы обеспечения баланса мощностей турбины и компрессора.

5. Температура поверхности рабочих лопаток, Т_л, К

525

δ_т = 0,99;

С¹_p2 = 1080 Дж/кгК

6. Коэффициент теплопроводности, λ_т Вт/мК

λ_т

0,044

[9] Принимается

0,044

7. Коэффициент кинематической вязкости газа, υ_{2, а}м²/с

υ₂

0,000033

[9] Принимается 0,000033

8. Критерий Прандтля Pr

Pr

0,67

[9] Принимается

0,67

9. Критерий Рейнольдса Re

196818

L₂ = 0,0433 м

10. Критерий Нуссельта Nu

Nu = 0.037 Re^0.8 _* Pr^0.43

535

11. Коэффициент теплоотдачи от газа к лопатке, Вт/(м²ºС)

α_т = Nu _* λ_т / L₂

543

12. Площадь охлаждаемой рабочей лопатки,.м²

F'_p = 2 b'_{2 *} L₂

0,002

b'₂ = 0,0239 м

14. Длина лопатки hл, мм

hл = (0,12 – 0,24) Дт = 0,15_*250 = 37,5

37,5

Дт – задано

15. Объем охлаждаемой лопатки, м³

V'p = F'_{p *} hл

0,000075

hл – в мм

16. Требуемой теплосъем с рабочих лопаток, Дж

Q_т =C_рл*V'p_*(Т_л-Т'₁)_*Z_p* ρ_л

1431612

ρ_л = 7800 кг/м³

C_рл =460 Дж/кгК

Т'₁ = 373 K

Z_p = 35

17. Средняя температура лопатки в процессе охлаждения, К

630

α'_т = 1,1

18. Количество теплоты, передаваемой от газа лопаткам в процессе их охлаждения до 373 К, Вт

q_r = α_{т *} F'_{р *} (Т_л-Т_ср) _* Z_p

19. Коэффициент теплоотдачи от воды к газу, Вт/(м²К)

α_w =α_{т *} [(T_т- Т'₁)/( Т'₁-T_w)]

T_w = 353 K

20. Количество теплоты, отбираемой водой в процессе охлаждения лопаток, Вт

q_w = Z_{p *} F'_{p *} (T_cp-T_w) _*Х_в*С_р

C_p = 4190 Дж/кгК

Х_в = 0,2

21. Время, необходимое для охлаждения лопатки до 373 К, с

τ₁ =Q_т / (q_w-q_r)

22. Время промывки τ₂, с

Принимается

180

23. Общее время промывки τ_пр, с

τ_пр = τ₁ + τ₂

24. Площадь сопловой лопатки, м²

F'_c = 2b_{1 *} L₁

L₁=0,0445 м

b₁ = 0,049 м

25. Омываемая поверхность сопловых и рабочих лопаток, м²

F = F'_{c *} Z_c + F'_{p *} Z_p

Z_c = 30

26. Расход моющей жидкости, кг/с

G'_w = G_{ж *} F _* δ'_{пл *} ρ_w

δ'_пл = 1_*10^-3 кг/м

ρ_w = 972 кг/м³

G_ж = 1,2 кг/с

27. Требуемое количество моющей жидкости, кг

С_w = G'_{w *} τ_пр

28. Давление газов за турбиной Р1, Па

ΔРвых – потери давления за турбиной.

Р1 = Ра + ΔРвых

Задано ΔРвых

29. Относительный перепад температур Δt'_т

Δt'_т = ∆t / Тт

30. Давление газов перед турбиной Рт, Па

Рт = Р1 _* πт

πт находиться в приложении 5 по данным Δt'_т

31. Плотность газа перед турбиной, кг/м³

ρ_т = Рт / R _* T_т

R=288 Дж/кг К

32. Скорость течения газа перед турбиной, м/с

Č_т = G_r / z_пр* ρ_{т *} F

z_пр = 0,2

33. Диаметр канала dкан, мкм

Принимается

(100-250)

200

34. Требуемая скорость движения капли, м/с

C_w = Č_т +

+[(16(G’_w)^1.5-4860)/d_кап]

d_кап в мкм

35. Коэффициент теплопроводности воды, Вт/(мºС)

λ_w

0,00668

[9] Принимается

0,00668

36. Коэффициент кинематической вязкости ,м²/с

υ_w

0,000000365

[9] Принимается

0,000000365

37. Коэффициент температуропроводности от газа к капле ,м²/с

α_w

0,0000163

[9] Принимается

0,0000163

38. Критерий Pr для капли

Pr_w

2,23

[9] Принимается

2,23

39. Критерий Re для капли

Re_w = (C_{w *} d_кап ) / υ_w

d_кап в м

40. Критерий Nu

Nu_w = 0,66_*Re_w^0.5_*Pr_w^0.33

41. Коэффициент теплоотдачи от капли к газу, Вт/(м²ºС)

α'_w = Nu_{w *} λ_w / d_кап

42. Расхождение, %

|δ_αw| =| (α_w-α’_w) / α’_w | _*100

При δ_αw ≤ 1% -переход к п.43

При δ_αw>1%-возврат в п.32

43. Расстояние от соплового аппарата до места установки форсунки, м

L_ф = У_ф* (d_кап10²/Т_{т *} Č_т)

0,47

d_кап в мкм

У_ф = 0,7

№ варианта

Тип ДВС

Мощность ДВС,

кВт

Расход топлива, кг/кВт ч

Коэффициент избытка воздуха при сгорании

Коэффициент избытка продувочного воздуха

Давление воздуха после компрессора,

МПа

Температура газов перед турбиной, ºC

Параметры атмосферного воздуха

ΔРвх

Па

ΔРох

Па

ΔРвых

Па

Дк

мм

Дт

мм

Ра

Па

Та

К

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

01,55

4 – такт

1000

0,195

1,3

1,1

0,2

600

100000

285

1000

3000

2000

310

250

02,56

-//-

1100

0,19

1,5

1,1

0,18

550

98000

275

2000

4000

1000

320

260

03,57

-//-

1200

0,19

1,7

1,1

0,16

520

96700

274

3000

5000

1000

330

260

04,58

-//-

1300

0,21

1,4

1,05

0,31

600

98600

281

4000

6000

1000

340

270

05,59

-//-

1300

0,22

1,5

1,1

0,25

540

101000

288

5000

3000

2000

340

270

06,60

-//-

1400

0,23

1,7

1,05

0,27

570

101900

267

1000

4000

2000

350

280

07,61

-//-

1800

0,215

1,8

1,05

0,32

560

93400

280

2000

5000

1000

380

300

08,62

2 – такт

2000

0,18

1,9

1,4

0,2

450

94100

270

3000

6000

1000

400

320

09,63

-//-

2200

0,19

1,9

1,4

0,22

470

102200

290

4000

3000

2000

410

330

10,64

-//-

2400

0,175

2

1,5

0,25

420

100300

284

5000

4000

2000

420

340

11,65

4 – так

3500

0,21

1,9

1,1

0,18

520

99100

293

1000

5000

1000

460

370

12,66

2 – такт

3600

0,19

1,8

1,4

0,18

475

97200

263

2000

6000

1000

470

380

13,67

-//-

3800

0,17

1,8

1,5

0,16

425

95400

283

3000

3000

1000

490

390

14,68

4 – такт

2500

0,18

1,85

1,1

0,3

500

99900

289

4000

4000

1000

430

340

15,69

2 – такт

2500

0,175

1,85

1,5

0,3

430

100700

276

5000

5000

2000

430

340

16,70

-//-

2500

0,19

1,9

1,7

0,3

400

101200

279

1000

6000

2000

430

340

17,71

4 – такт

2800

0,175

1,85

1,05

0,28

480

100900

282

2000

3000

2000

440

350

18,72

2 – такт

4000

0,17

2

1,4

0,35

415

102500

293

3000

4000

2000

500

400

19,73

-//-

4500

0,18

2

1,5

0,34

450

99300

268

4000

5000

1000

530

420

20,74

4 – такт

4100

0,19

1,9

1,1

0,4

500

98100

286

5000

6000

1000

510

410

21,75

4 – такт

4200

0,2

1,9

1,1

0,4

550

100000

287

1000

3000

2000

520

410

22,76

2 – такт

4800

0,21

2

1,6

0,2

390

98100

274

2000

4000

1000

540

430

23,77

-//-

5000

0,23

2

1,7

0,21

440

96800

280

3000

5000

1000

550

440

24,78

4 – такт

5500

0,19

1,9

1,05

0,2

510

98600

284

4000

6000

1000

560

450

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

25,79

2 – такт

5500

0,19

2

1,5

0,2

400

99800

286

5000

3000

1000

560

450

26,80

4 – такт

5800

0,205

1,8

1,05

0,24

540

100500

282

1000

4000

2000

570

460

27,81

2 – такт

5800

0,21

1,95

1,5

0,24

460

94300

275

2000

5000

1000

570

460

28,82

4 – такт

6500

0,19

1,8

1,1

0,26

510

95500

280

3000

6000

1000

600

480

29,83

2 – такт

6500

0,18

2

1,5

0,26

390

97000

284

4000

3000

1000

600

480

30,84

4 – такт

200

0,23

1,7

1,05

0,16

400

97500

292

5000

4000

1000

230

180

31,85

-//-

300

0,23

1,7

1,05

0,15

420

98000

288

1000

5000

1000

240

190

32,86

-//-

400

0,23

1,7

1,05

0,16

420

99000

290

2000

6000

1000

250

200

33,87

-//-

500

0,22

1,8

1,05

0,17

440

100000

292

3000

4000

2000

260

210

34,88

-//-

600

0,22

1,8

1,1

0,18

450

101000

280

1000

5000

2000

270

220

35,89

-//-

700

0,22

1,8

1,1

0,19

460

94100

282

2000

6000

2000

280

220

36,90

-//-

800

0,22

1,8

1,1

0,16

470

95100

275

3000

4000

1000

290

230

37,91

2 – такт

800

0,215

1,85

1,5

0,18

380

95800

293

1000

5000

1000

290

230

38,92

4 – такт

900

0,215

1,85

1,1

0,18

475

98200

286

2000

6000

1000

300

240

39,93

2 – такт

900

0,215

1,9

1,8

0,19

400

96100

280

5000

3000

2000

300

240

40,94

4 – такт

1050

0,22

1,8

1,05

0,2

650

97400

284

1000

4000

1000

310

250

41,95

4 – такт

1000

0,195

1,3

1,1

0,2

600

98100

278

2000

5000

1000

310

250

42,96

-//-

1100

0,19

1,5

1,1

0,18

550

94200

294

3000

6000

1000

320

260

43,97

-//-

1200

0,19

1,7

1,1

0,16

520

95400

287

4000

3000

1000

330

260

44,98

-//-

1300

0,21

1,4

1,05

0,31

600

93200

282

5000

4000

1000

340

270

45,99

-//-

1300

0,22

1,5

1,1

0,25

540

98200

293

1000

5000

1000

340

270

46,100

-//-

1400

0,23

1,7

1,05

0,27

570

97500

288

2000

6000

1000

350

280

47,101

-//-

1800

0,215

1,8

1,05

0,32

560

95600

284

3000

3000

1000

380

300

48,102

2 – такт

2000

0,18

1,9

1,4

0,2

450

96200

294

4000

5000

1000

400

320

49,103

-//-

2200

0,19

1,9

1,4

0,22

470

94600

292

1000

3000

1000

410

330

50,104

-//-

2400

0,175

2

1,5

0,25

420

101000

296

2000

4000

2000

420

340

51,105

4 – так

3500

0,21

1,9

1,1

0,18

520

100500

289

3000

5000

2000

460

370

52,106

2 – такт

3600

0,19

1,8

1,4

0,18

475

101000

288

4000

6000

2000

470

380

53,107

-//-

3800

0,17

1,8

1,5

0,16

425

101800

286

5000

3000

2000

490

390

54,108

4 – такт

2500

0,18

1,85

1,1

0,3

500

99600

284

1000

4000

1000

430

340

Дк .мм

Безлопаточный диффузор

Лопаточный диффузор

η_к

Нк¹

η_к

Нк¹

85-110

0,68-0,72

1,18-1,25

0,72-0,76

1,25-1,3

140-180

0,72-0,75

1,22-1,28

0,75-0,8

1,3-1,35

230-380

0,74-0,77

1,25-1,32

0,77-0,83

1,35-1,42

500-640

0,75-0,78

1,3-1,35

0,78-0,84

1,38-1,45

Δt'_k = π_к ^к-1/к – 1 и Δt'_т = 1 – 1/ (π_т^к-1/к – 1)

π_т, π_к

К = 1,4

К = 1,34

π_к, π_т

К = 1,4

К = 1,34

Δt'_k

Δt'_т

Δt'_т

Δt'_k

Δt'_т

Δt'_т

1

2

3

4

5

6

7

8

1

0,000

0,00000

0,0000

1,68

0,16

0,1373

0,1234

1,02

0,006

0,00564

0,005

1,7

0,164

0,1407

0,1262

1,04

0,011

0,01116

0,01

1,72

0,168

0,1435

0,1286

1,06

0,017

0,0165

0,0145

1,74

0,172

0,1464

0,1315

1,08

0,022

0,02175

0,0205

1,76

0,176

0,1495

0,1338

1,1

0,028

0,02686

0,024

1,78

0,179

0,1519

0,1361

1,12

0,033

0,03186

0,0282

1,8

0,183

0,1546

0,1385

1,14

0,038

0,03675

0,0327

1,82

0,187

0,1573

0,141

1,16

0,043

0,04152

0,037

1,84

0,19

0,1699

0,1434

1,18

0,048

0,04619

0,0411

1,86

0,194

0,1625

0,1458

1,2

0,054

0,05075

0,0451

1,88

0,138

0,165

0,148

1,22

0,058

0,05562

0,049

1,9

0,201

0,1676

0,1501

1,24

0,063

0,0596

0,053

1,92

0,205

0,17

0,1525

1,26

0,068

0,0639

0,057

1,94

0,208

0,1725

0,1547

1,28

0,073

0,0681

0,0607

1,96

0,212

0,1749

0,1572

1,3

0,078

0,0722

0,0645

1,98

0,216

0,1773

0,1595

1,32

0,083

0,0763

0,068

2

0,219

0,1797

0,1606

1,34

0,087

0,0802

0,0717

2,05

0,227

0,185

0,166

1,36

0,092

0,0841

0,0751

2,1

0,236

0,191

0,172

1,38

0,096

0,0879

0,0785

2,15

0,245

0,196

0,177

1,4

0,101

0,0917

0,0821

2,2

0,252

0,202

0,182

1,42

0,105

0,0953

0,0853

2,25

0,261

0,207

0,186

1,44

0,11

0,0989

0,0884

2,3

0,269

0,212

0,191

1,46

0,114

0,1025

0,0917

2,35

0,276

0,217

0,195

1,48

0,118

0,106

0,0949

2,4

0,284

0,221

0,2

1,5

0,123

0,1094

0,0979

2,45

0,292

0,226

0,204

1,52

0,127

0,1128

0,1009

2,5

0,299

0,23

0,207

1,54

0,131

0,1161

0,104

2,55

0,306

0,235

0,211

1,56

0,136

0,1193

0,1069

2,6

0,314

0,239

0,215

1,58

0,14

0,1225

0,1098

2,65

0,321

0,243

0,219

1,6

0,144

0,1257

0,1126

2,7

0,328

0,247

0,223

1,62

0,148

0,1288

0,1155

2,75

0,335

0,251

0,226

1,64

0,152

0,1318

0,1181

2,8

0,342

0,255

0,23

1,66

0,156

0,1348

0,121

2,85

0,349

0,259

0,234

1

2

3

4

5

6

7

8

2,9

0,355

0,262

0,237

3,9

0,476

0,323

0,292

2,95

0,362

0,266

0,24

4

0,487

0,328

0,297

3

0,369

0,269

0,243

4,1

0,497

0,332

0,301

3,1

0,382

0,276

0,249

4,2

0,508

0,337

0,305

3,2

0,395

0,283

0,256

4,3

0,518

0,341

0,309

3,3

0,407

0,289

0,261

4,4

0,528

0,346

0,313

3,4

0,419

0,295

0,267

4,5

0,538

0,35

0,317

3,5

0,431

0,301

0,272

4,6

0,547

0,354

0,321

3,6

0,442

0,307

0,277

4,7

0,557

0,358

0,325

3,7

0,454

0,312

0,283

4,8

0,566

0,361

0,328

3,8

0,465

0,317

0,287

4,9

0,575

0,365

0,332

5

0,584

0,369

0,355