2.6.5. Модуль узла типа “камера сгорания или камера-теплообменник”. Подпрограмма kamera
В алгоритм данного модуля заложена возможность расчета как основной камеры сгорания, так и камеры-теплообменника. В основу расчета основной камеры сгорания положено использование ее характеристик, которые задаются в виде зависимостей коэффициента восстановления полного давления и коэффициента полноты сгорания топлива от различных параметров, используемых в качестве аргументов зависимостей.
В
качестве аргумента для зависимости
= f
(x)
наиболее часто используется приведенная
скорость
на входе в камеру сгорания или число
Маха в этом же сечении М1,
а для зависимости
= f
(x)
–значение коэффициента избытка воздуха
.
Выбор конкретного аргумента определяется
наличием у пользователя соответствующих
экспериментальных или литературных
данных. Характеристики могут быть заданы
аппроксимационными зависимостями или
таблично с последующей сплайн-интерполяцией.
Для расчета по характеристике используется
унифицированная подпрограмма PSP.
При упрощенных расчетах значения
и
могут быть заданы постоянными (нулевой
уровень сложности). Непременным условием
расчета является задание температуры
газа
и подача на вход в камеру сгорания
чистого воздуха.
В основу расчета камеры-теплообменника также положено использование характеристик. На вход в камеру-теплообменник может подаваться как чистый воздух, так и газ, содержащий продукты сгорания топлива.
В качестве характеристик камеры-теплообменника используются зависимости вида
;
;
,
где
– относительное значение комплексного
параметра,
используемое для определения
коэффициента регенерации тепла;
– относительное
значение теплоемкости теплоносителя;
– относительное значение коэффициента восстановления полного давления;
– относительное
значение аргумента, в качестве которого
может быть использован любой параметр
из массива А, значение которого определено
к моменту использования.
Относительное значение определяется несложными преобразованиями
;
;
;
.
Индекс “н” соответствует расчетному номинальному режиму работы. Значение комплексного параметра определяется по следующим формулам:
;
(2.85)
,
(2.86)
где
и
–
температуры торможения воздуха (газа)
в выходном и входном сечениях
камеры-теплообменника;
Тж1 и Тж2 – температуры теплоносителя на входе и выходе из теплообменника.
В
простейших случаях значения
Т/,
cpж
и
могут быть заданы постоянными (нулевой
уровень сложности).
Подогрев воздуха в камере-теплообменнике осуществляется благодаря процессу теплообмена между теплоносителем и воздухом.
Входные данные этого модуля при расчете основной камеры сгорания и камеры-теплообменника делятся на четыре части.
1. Значения текущих параметров потока воздуха (газа) считываются в одной из групп 21000 – 25000 массива А по номеру контура (разряд С условного номера узла). В число этих параметров как для основной камеры сгорания, так и для камеры-теплообменника входят:
– температура
и давление торможения воздуха (газа) на
входе;
– расход
воздуха (газа) на входе;
qт1 – относительный расход топлива на входе;
– энтальпия и энтропия торможения воздуха на входе.
2. Параметры узла передаются в подпрограмму через массив А в составе информационной подгруппы 4ВС100.
3. Характеристики узла передаются в подпрограмму через массив А в составе подгрупп 4ВС300.
4. Информация об отборах или (и) подводах воздуха. Передается в подпрограмму через массив А в составе подгруппы 4ВС400.
Выходные данные делятся на две части.
1. Текущие параметры газа (воздуха), передаваемые последующим модулям по каналам типа “контур” (т.е. через группы 21000 – 25000). Запись параметров в одну из этих групп осуществляется в зависимости от значения номера контура (разряд С условного номера узла), в котором работает основная камера сгорания или камера-теплообменник. В число этих параметров входят:
– температура и давление торможения воздуха (газа) на выходе;
– расход
воздуха (газа) с учетом сделанных отборов
или (и) подводов воздуха на выходе;
– относительный
расход топлива на выходе;
– энтальпия и энтропия торможения воздуха на выходе.
Кроме того, при расчете основной камеры сгорания рассчитанное значение часового расхода топлива Gт суммируется в группе 4000 массива А с соответствующим значением элемента этой группы, содержащим расход топлива, подведенного в других узлах, а при расчете камеры-теплообменника рассчитанное значение мощности, потребной для привода насоса теплоносителя Ne суммируется с предыдущим значением элемента Nei из группы 2000 массива А. Выбор Nei осуществляется по номеру вала (разряд D условного номера узла). Если D = 0, то суммирование не производится.
2. Результаты расчета данного узла. Переписываются в информационную подгруппу результатов модуля 4ВС200.
Описание алгоритма.
Рассчитывается значение приведенного расхода воздуха, которое может быть использовано в качестве аргумента зависимости = f (x):
.
(2.87)
Рассчитывается значение газовой постоянной воздуха (газа)
.
Определяется суммарная площадь каналов воздушных и теплоносителя
F1 = F в + F т1. (2.88)
Затем
рассчитываются статические параметры
воздуха (газа) во
входном сечении. Для камеры сгорания
подаются
F,
R,
а для камеры-теплообменника
,
R.
Рассчитывается приведенная скорость
,
(2.89)
число Маха
,
(2.90)
газодинамическая функция:
,
(2.91)
где k = сp / (сp – R) – показатель адиабаты, рассчитанный по входным параметрам потока.