Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?мое - условие закона (программы) регулирования.
В системе уравнений невязок приняты следующие обозначения:
- расход воздуха через компрессор высокого и низкого давления, кг/с;
,, - расход газа через турбину высокого давления, турбину низкого давления и свободную турбину, кг/с;
- перепуск воздуха за КВД или КНД;
- отбор воздуха на нужды установки;
- отбор воздуха на охлаждение турбин;
- работа компрессора высокого и низкого давления, Дж/кг;
- работа турбины высокого давления, турбины низкого давления и турбины силовой, Дж/кг;
Отметим, что положение рабочей точки на характеристике компрессора, все параметры газогенератора и основные данные одновального двигателя со свободной турбиной при неизменных внешних условиях практически однозначно определяются одной независимой переменной. Закономерности совместной работы узлов и обобщённые характеристики этого двигателя аналогичны закономерностям совместной работы узлов и характеристикам двигателя с одним управляющим фактором. Режим работы газогенератора определяется одним параметром и поддерживается одним регулятором.
Например, если в качестве параметра принята частота вращения ротора газогенератора, то осуществляется, как правило, её замкнутое регулирование: Gт> nгг. Если же в качестве параметра режима принять Тг*, то во многих случаях осуществляется её косвенное регулирование путём изменения расхода топлива. Закон изменения температуры газа Тг* и, соответственно, Gт выбирается из условия обеспечения потребной мощности. В данном случае потребителем является генератор переменного тока, который регламентирует величину потребной мощности нашего двигателя.
6.1 Выбор исходных данных
Исходные данные для расчета:в р= 32,05- массовый расход воздуха на входе в двигатель в кг/с,
Нр= 0 - расчетная высота полета в км,
Мн р=0 - расчетная скорость полета в числах Маха,
?к*=15,95- степень повышения полного давления в компрессоре,
?к*=0,8568 - расчетное значение КПД компрессора,
?кнд*=0,8755 - расчетное значение КПД КНД,
Тг р*=1254 - расчетное значение полной температуры перед турбиной в К,
сс=79 - скорость истечения на срезе выходного насадка в м/с,
= 0,38 - распределение общей работы компрессора между каскадами,
?твд*=0,896 - КПД ТВД,
?тнд*=0,8615 - КПД ТНД
?тс*=0,915 - КПД турбины свободной,
?u твд р= 0,6406 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТВД,
?u тнд р= 0,5742 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТНД,
?u тс р= 0,4607 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТС,
Zтк=1 - число ступеней ТВД,тк=1 - число ступеней ТНД,тс=2 - число ступеней ТС,
?вх=0,97 - коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве,
?кс=0,931 - коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания,
?рн=0,98 - коэффициент восстановления полного давления реактивном насадке,
?пт=0,985- коэффициент восстановления полного давления в переходном канале между КНД и КВД,
?г=0,99 - коэффициент полноты сгорания,
?mвд=0,985,?mнд=0,985- механические КПД роторов ВД иНД,
=1,00 - коэффициент полноты расширения в реактивном насадке,
nвд=13510,9- частота вращения ротора ВД в об/мин.,
nнд=10592,8- частота вращения ротора НД в об/мин.,
nтс=8201 - частота вращения ротора свободной турбины в об/мин.,
Предусмотрен отбор воздуха для охлаждения турбины компрессора и составляет
Значение приведенной окружной скорости в ТВД, ТНД и свободной турбине вычисляем по формуле:
,
соответственно.
и ,
6.2 Исследование дроссельной характеристики двигателя
Дроссельной характеристикой называют зависимость основных данных и параметров двигателя от частоты вращения ротора при заданных условиях на входе в двигатель и принятой программе регулирования.
Исследуем режимы, осуществляя дросселирование двигателя по программе:
Расчёт проводим на восьми режимах, где относительная частота вращения n изменяется вследствие уменьшения подачи топлива в основную камеру сгорания.
Дроссельную характеристику мы будем получать с помощью учебных математических моделей (УММ). Данный пакет программ позволяет проводить моделирование характеристик для ГТД с двухвальным газогенератором и силовой турбиной. После работы с файлом mgtu.dat (это файл исходных данных для расчета характеристики) мы получаем файл mgtu.rez (результирующий файл после расчета характеристики); для визуального представления данной характеристики используем программу Grafxdl.exe.
Исходные данные для расчета дроссельной характеристики и результаты расчета представлены в таблицах 6.1 и 6.2.
Таблица 6.1 - Исходные данные для расчета дроссельной характеристики
Таблица 6.2 - Результаты расчета дроссельной характеристики
Результаты расчета дроссельной характеристики в виде графических зависимостей основных параметров двигателя от частоты вращения ротора приведены на рисунках 6.1-6.6 соответственно.
Рисунок 6.1 - Характеристика КНД
Рисунок 6.2 - Характеристика КВД
Рисунок 6.3 - Зависимость мощности и удельного расхода топлива от приведенных оборотов вращения ротора ВД
Рисунок 6.4 - Зависимость hе и ?кs от приведенных оборотов вращения ротора ВД
Рисунок 6.5 - Зависимость Т*г и aкс от приведенных оборотов вращения ротора ВД