Приводной газотурбинный двигатель для газоперекачивающего агрегата
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
ениях для компрессора и турбины.
Главными критериями являются:
выбранный коэффициент нагрузки на степень турбины компрессора;
выбранное число ступеней этой турбины;
напряжение растяжения в корневом сечении рабочих лопаток sр данной турбины;
показатель прочности турбинной лопатки;
относительная высота лопатки, hл/Dср.
Для выполнения расчетов необходимы следующие данные, которые сведены в таблице 2.1.
Согласование параметров турбины и компрессора на ЭВМ производится по методике изложенной в методическом пособии [2].
2.1 Исходные данные
Таблица 2.1 Исходные данные.
Вели-чинаРазмер-ностьЗначениеВели-чинаРазмер-ностьЗначениеLКДж/кг478100hpm---------0,985LТкДж/кг528300h*К---------0,834p*К---------21,50h*Т---------0,910UКкндм/с388LОК/ LК---------1СКкндм/с170СВкндм/с190UКквдм/с390СВквдм/с180СКквдм/с130h*КНД---------0,870---------0,26---------0,620NeкВт10400---------0,810Dсртн/Dк---------0,955Dсpтв/Dко---------1,170Dсртc/Dк---------1,300mZTС---------3,025zкнд---------7zтвд---------1zквд---------7zтнд---------1КфКНД---------2zтс---------2КфКВД---------1КфТНД---------3КфТВД---------3КфТС---------3СТТВДм/с180СТТНДм/с200СГТНДм/с180СГТСм/с180СТм/с210
Расчет согласования на ЭВМ приведен в таблице 2.2. На рисунке 2.1 показана схема одновального двигателя, полученная в результате расчета согласовании.
Таблица 2.2. Расчет согласования. Исходные данные:уд= 247.2 Сe = .2066 КПДк= .8350 КПДтк= .9000к = 478140. Lтк*= 528300. Lтс*= 243340. КПДтс= .9100г =1197.6 Kг =1.3157 Cpв =1039.6 Kв =1.3814= 10400. Gв = 42.08в = .620 Dсртн/Dк = .955 Dсртc/Dк =1.300во= .917 D1цс/Dкко=1.000 D2цc/Dко =1.000цс/D2цс=1.000 Dсpтв/Dко=1.170кн/Lк = .400 КПДкн* = .870 Sркнв = .990ок/Lкв=1.000 КПДок* = .877 Sркоц =1.000тс =3.025 Sртвн =1.000 Sртнс = .990к = 388.0 Uквд = 390.0
Результаты pасчета:
* КНД * Кф = 2 Zк = 7.к*= 189343. Пiк*= 4.890 КПД*= .8700 Uк = 388.0
Dк = .6701 dob = .6200 dok = .8575 Hzc= .2005нд =11059.
* ОК ВД * Кф = 1 Zк = 7.к*= 284015. Пiк*= 4.442 КПД*= .8768 Uк = 390.0
Dк = .5152 dob = .8100 dok = .9167 Hzc= .2668
nвд =14456.
* ТВД * Кф = 3 Zт = 1.
Lт*= 316980. Пiт*= 2.693 КПД*= .9000 (h/D)г= .0677
Uср= 450.3 Mz = 1.563 Dcр = .6028 (h/D)т= .0923
Sр = 187.2 Tw* =1210.0
* ТHД * Кф = 3 Zт = 1.т*= 211320. Пiт*= 2.274 КПД*= .8763 (h/D)г= .0923ср= 359.8 Mz = 1.632 Dcр = .6401 (h/D)т= .1453р = 188.2 Tw* =1002.9
* ТC * Кф = 3 Zт = 2.т*= 243340. Пiт*= 3.059 КПД*= .9100 (h/D)г= .1048ср= 283.6 Mz = 3.025 Dcр = .8711 (h/D)т= .1839
Sр = 147.9 Tw* = 779.2 nтс = 6506.
Сечение\Паpаметp: T* : P* : C : C/акp : F
: K : Па : м/с : --- : кв.м
в - в 288. 99299. 190.0 .6134 .2171
к кнд - к кнд 470. 485524. 170.0 .4296 .0744
в квд - в квд 470. 480669. 180.0 .4549 .0717
к - к 743. 2134900. 130.0 .2613 .0333
г - г 1390. 2006800. 115.8 .1719 .0732
т твд - т твд 1125. 745158. 180.0 .2969 .1054
г тнд - г тнд 1125. 745158. 180.0 .2969 .1054
т тнд - т тнд 949. 324390. 200.0 .3593 .1871
г тс - г тс 949. 321146. 180.0 .3234 .2077
т - т 746. 106030. 210.0 .4256 .4383н1 Dcp1 Dвт1 Dн2 Dcp2 Dвт2 ZстНД .6701 .5575 .4154 .5985 .5575 .5132 7.
ОK ВД .5152 .4688 .4173 .5152 .4942 .4723 7.
TBД .6266 .5869 .5472 .6585 .6028 .5472 1.
TНД .6584 .6027 .5471 .7331 .6401 .5471 1.
TC .8774 .7942 .7109 1.0312 .8711 .7109 2.
Рисунок 2.1 - Схема проточной части двигателя.
2.2 Вывод
Полученные в результате увязки турбокомпрессора двигатель изображен на рисунке 2.1. В дальнейших расчетах мы будем опираться на данные, полученные в ходе согласования параметров компрессора и турбин. То есть все данные: относительные диаметральные размеры, КПД, значения окружных скоростей, распределение работ по каскадам и др. Прочностные характеристики не превышают допустимых значений. Проведена оценка загруженности турбины mZTВД=1,563; mZTНД=1,632; mZTС=3,025. Число ступеней турбины: zтвд=1, zтвд=1, zтс=2, осевого компрессора: zкнд=7, zквд=7. Так же были получены значения скоростей в контрольных сечениях.
3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА
В современных газовых двигателях для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые осевые компрессоры. Это обусловлено их высокими коэффициентами полезного действия и возможностью изменения производительности и напорности этих компрессоров в очень широких пределах за счет изменения числа ступеней и их диаметральных размеров [3].
Предварительный газодинамический расчет осевого компрессора обычно представляет собой последовательный расчет всех его ступеней на среднем радиусе. При этом предполагается, что параметры потока на среднем радиусе ступени соответствуют осредненным параметрам ступени по высоте лопатки. Для улучшения этого соответствия в качестве среднего радиуса принимают среднегеометрический радиус ступени.
3.1 Исходные данные для расчета:
pк*=21,50; Lк= 478100 Дж/кг к=1,391
Gв=42,08 кг/с; Uккнд=388 м/сR=287 Дж/кг*К
Тв*=288,15 К Свкнд=190 м/сСкквд=130 м/с
Рв*= 99299 Па Сккнд=170 м/с Uкквд=390 м/с
hк=0,825 к=0,8144 Свквд=180 м/с
Форма проточной части - Dк=const
Так как рассчитываемый компрессор имеет проточную часть с Dк=const, то для распределения выбираем распределение по ступеням HZ ,наиболее нагружая средние ступени, уменьшая значение HZ ко входу и выходу из компрессора.
Распределение по ступеням параметров HZ необходимое для счета на ЭВМ приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 Распределение по ступеням HZ и Uк
Ncm12345678Uk,м/с388377,7369362,1356,1351,6348,4390кДж/кг24,1025,2827,6331,3330,0726,6324,3034,18
Таблица 3.1 Распределение по ступеням HZ и Uк (продолжение)
Ncm910111213Uk,м/с390390390390390 кДж/кг38,3344,6346,2844,0439,56
Расчет компрессора включает также ручной счет первой ступени компрессора и выполняется с использованием формул из учебного пособия [3].
3.2 Расчет первой ступени компрессора высокого давления (ручной счет)
Параметры заторможенного потока воздуха на входе в РК:
;
.
Параметры заторможенного потока на выходе из первой ступени:
;
.
Окружная скорость на среднем диаметре и :
;
.
Выбор кинематической степени реактивности:
;
(принимаем).
Скорость и направление потока н?/p>