Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Кроме этого, придаётся большое значение вопросам получения приемлемого числа ступеней компрессоров и турбин, повышенного ресурса и минимальной массы узлов.
Согласование параметров компрессора и турбины проводится на ЭВМ с помощью программы Slgt2.exe, и согласно инструкциям, изложенным в методическом пособии [2]. Для возможности просмотра графического изображения получаемой проточной части ГТД в комплект введена и программа графического сопровождения fogt.exe.
Некоторые исходные данные, необходимые для расчёта, были получены при выполнении термогазодинамического расчёта.
В проектируемом двигателе: проточная часть КНД - с постоянным средним диаметром; проточная часть КВД - с постоянным наружным диаметром; ТВД и ТНД - с постоянным средним диаметром; свободная турбина - с постоянным средним диаметром.
Также для счёта требуются некоторые геометрические соотношения двигателя-прототипа:
Dср твд/Dк квд = 1,13- отношение среднего диаметра ТВД на выходе к наружному диаметру КВД на входе;
Dср тнд/Dк кнд = 1,101 - отношение среднего диаметра ТНД на выходе к наружному диаметру КНД на входе;
Dср тс/ Dк кнд= 1,046 - отношение среднего диаметра свободной турбины на выходе к наружному диаметру КНД на входе.
2.2 Результаты расчёта и формирование облика двигателя
Результаты согласования параметров приведены в таблице 2.1. Облик проточной части двигателя изображён на рисунке 2.1.
Таблица 2.1 - Результаты согласования компрессоров и турбин
Рисунок. 2.1 - Схема проточной части двигателя
В результате расчета сформирован облик двигателя. Выбрана конструктивно сложная схема ГТД с двухвальным газогенератором и свободной (силовой) турбиной. Такая схема обеспечивает приемлемые значения параметров на нерасчетных режимах, требует меньшей мощности запуска. КНД имеет форму проточной части с постоянным средним диаметром, с 6 ступенями; КВД - с постоянным наружным диаметром, с 7 ступенями.
Компрессор низкого давления состоит из шести ступеней, малонагруженный (zc =0,2411), имеет значение =0,8740.
Компрессор высокого давления состоит из семи ступеней, средненагруженный (zc =0,2665), имеет значение =0,8860.
Относительный диаметр втулки на выходе из последней ступени КВД к = 0,9199, что не превышает допустимого, к доп =0,92.
Турбина высокого давления, одноступенчатая, высоконагруженная (Mz=1,664), имеет значение =0,8960, обеспечивается условие (h/D)г=0,074>0,065.
Турбина низкого давления, одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,480), имеет значение =0,8611.
Силовая турбина, двухступенчатая, средненагруженная (Mz=3,0), имеет значение =0,9150, обеспечивается условие (h/D)т=0,2848<0,25.
Рассчитаны значения: Т*, Р*, С в основных сечениях двигателя, а также площади этих сечений.
Данные, полученные при согласовании, станут основой для проектирования основных узлов двигателя. Результаты согласования не являются окончательными, а будут изменяться на дальнейших этапах расчёта при проектировании и доводке компрессора, турбин.
3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА
В современных ГТД для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые компрессоры. Это обусловлено их высокими КПД, возможностью изменения производительности, напорности этих компрессоров в очень широких пределах за счет изменения числа ступеней и их диаметральных размеров.
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 по высоте лопатки параметрам ступени. Для улучшения этого соответствия в качестве среднего радиуса принимают среднегеометрический радиус ступени. Проектируемый компрессор 13-ти ступенчатый.
Основной целью газодинамического расчета осевого компрессора является окончательное получение геометрических размеров и количества ступеней при сохранении ?*к. Необходимо эффективно распределить ?*к, работу и КПД между ступенями компрессора.
Изменение коэффициента затраченного напора по ступеням принимаем таким, чтобы наиболее загруженные были средние ступени, а ко входу и выходу из компрессора значение уменьшалось. Первые ступени имеют большое значение удлинения лопаток h/b, работают в ухудшенных условиях (возможная неравномерность поля скоростей, температур и давлений) на входе в компрессор. На последних ступенях в значительной степени на КПД ступени влияет величина относительных радиальных зазоров. При малой высоте лопаток ступени существенно снижение КПД из-за перетекания рабочего тела через радиальный зазор.
Распределение остальных параметров выполнено в соответствии с рекомендациями, изложенными в [3].
Расходная составляющая скорости уменьшается от входа к выходу для уменьшения концевых потерь в последних ступенях и для того, чтобы иметь умеренные скорости на входе в камеру сгорания. Во избежание падения КПД снижение Са в пределах ступени не должно превышать 10…15м/с [3].
При выборе характера изменения rк вдоль проточной части компрессора необходимо учитывать, что рост температуры потока (а следовательно, и увеличение скорости звука) позволяет выполнить ступени с более высокими степенями реактивности.
Газодинамический расчет компрессора выполнен при помощи программы gdrok.exe. Программа gdrok предназначена для газодинамического расчета многоступенчатого осевого компр