Передвижная энергетическая установка с газотурбинным приводом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В»ение основных удельных параметров (Ne УД - удельной мощности, Сe - удельного расхода топлива) и расхода воздуха GВ, обеспечивающего требуемую мощность - Ne. В результате раiета определяются также температура Т* и давление Р* заторможенного потока в характерных сечениях проточной части двигателя и основные параметры, характеризующие работу его узлов. Некоторые из параметров узлов выбираются на основании статистических данных. Параметры цикла двигателя ?к* и Тг* задаются на основании технико-экономически требований, предъявляемых к двигателю.
Раiет выполняется в соответствии с рекомендациями [1].
.1 Выбор и обоснование параметров раiетного режима ГТД
.1.1 Температура газа перед турбиной
Увеличение температуры газа перед турбиной Тг* позволяет значительно увеличить удельную мощность двигателя и следовательно, уменьшить габаритные размеры и массу двигателя. Повышения температуры газа улучшает также экономичность двигателя. Для обеспечения надежной работы турбины при высоких значениях температуры газа (Тг*>1250) необходимо применять охлаждаемые лопатки. С учетом использования конструкционных материалов двигателя - прототипа принимаем .
.1.2 Степень повышения давления в компрессоре
При разработке ГТУ на начальных стадиях их развития основным требованием было получение минимальной удельной массы двигателя, что приблизительно соответствует максимуму удельной мощности. Несмотря на благоприятное влияние повышения ?к* на удельные параметры двигателя, применение больших значений ?к* ограничено усложнением конструкции и увеличением массы, габаритов компрессора. Выбор высоких значений ?к* при проектировании двигателей малой мощности приводит к получению малых высот лопаток последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины. Это в свою очередь приводит к росту потерь энергии из-за увеличения относительных радиальных зазоров, уменьшения значения числа Рейнольдса и понижения относительной точности изготовления пера лопатки. Предварительно, для выбора ?к* на раiетном режиме, проведем термогазодинамически раiеты для пяти значение. ?к* (при выбранной ) охватывающи диапазон от ?к*опт до ?к*эк.
.1.3 КПД компрессора и турбины
Величина изоэнтропического КПД многоступенчатого компрессора по параметрам заторможенного потока зависит от степени повышения давления в компрессоре и КПД его ступеней:
,
где - среднее значение КПД ступеней компрессора.
На раiетном режиме среднее значение КПД ступеней в многоступенчатых осевых компрессорах современных газотурбинный двигателей лежит в пределах =0,88тАж0,9. Принимаем =0,89.
Наличие переходных каналов между каскадами приводит к снижению за iет гидравлических потерь на (1% тАж 2%).
КПД компрессора - это отношение изоэнтропической работы по параметрам заторможенного потока к работе компрессора, может быть представлен как произведение
где ?м - механический КПД компрессора, учитывающий потери в его опорах, обычно составляющий ?м = 0,99тАж0,995. - КПД компрессора по параметрам заторможенного потока: Принимаем ?м =0,985. Расiитаемдля пяти значений :
Таблица 1.1 - Значения КПД компрессора
?к*5,2396,6168,279,92411,9090,8490,8450,840,8380,835
.1.4 Потери в элементах проточной части
Входное устройство рассматриваемого двигателя является дозвуковым прямолинейным каналом. Коэффициент восстановления полного давления для такого устройства составляет = 0,96тАж1. Принимаем = 0,97.
Потери полного давления в камере сгорания вызываются гидравлическим и тепловым сопротивлением. Гидравлическое сопротивление определяется в основном потерями в диффузоре, фронтовом устройстве, при смещении струй, при повороте потока = 0,93тАж0,97. Принимаем .
Тепловое сопротивление возникает вследствие подвода тепла к движущемуся газу. На рисунке 1.1 показана зависимость коэффициента теплового сопротивления от степени подогрева газа и приведенной скорости на входе в камеру сгорания. Принимаем ?вх=0,15. Для выбранного и пяти значений , соответствующих пяти (таблица 1.1), диапазон тепл=0,99тАж0,975. Принимаем в раiете среднее значение тепл=0,98.
Рисунок 1.1 - Зависимость теплового сопротивления камеры сгорания от степени подогрева и приведенной скорости потока
Суммарные потери полного давления в камере сгорания подiитываются по формуле:
.
Потери тепла в камере сгорания главным образом связаны с неполным сгоранием топлива и оценивается коэффициентом полноты сгорания . Этот коэффициент на раiетном режиме достигает значений = 0.98..0.995. Принимаем =0,99.
Выходное устройство ГТУ, как правило, выполняется диффузорным. Коэффициент восстановления полного давления: = 0,98.
.1.5 Скорость истечения газа из выходного устройства. Механический КПД двигателя
Скорость истечения газа из ГТУ характеризует потерянную кинетическую энергию на выходе из двигателя, поэтому ее целесообразно было бы уменьшать. С другой стороны при очень малых значениях iрезмерно растут габариты двигателя из-за большой площади среза выпускного канала. Учитывая, то что ГТД работает как приводной двигатель, выбираем скорость истечения из двигателя, С=100 м/с.
С помощью механического КПД учитывают потери мощности в опорах ротора двигателя и отбор мощности на привод вспомогательных агрегатов, обслуживающих двигатель. Эти величины, как правило, не превышают 1..2% общей мощности, передаваемой ротором, поэтому обычно = 0,98.