Термогазодинамический расчет газогенератора приводного ГТД
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
иворечивые требования, скорость истечения выбираем Сс=60 м/с.
.1.2 Термогазодинамический расчёт двигателя
Целью термогазодинамического расчета двигателя является определение основных удельных параметров (Nеуд - удельной мощности, Се - удельного расхода топлива, ?е-эффективного КПД).
Расчет выполняется с помощью ЭВМ. Это позволяет провести расчет нескольких вариантов с выявлением влияния различного сочетания и Тг* на удельные параметры двигателя и дает возможность выбрать оптимальный вариант расчетных параметров. В данном случае задаем по пять значений и Тг*. Программа для расчета: GTD.ехе [1]. Алгоритм расчета изложен в пособии для расчета на ЭВМ. Исходные данные и результаты расчета представлены в табл. 1.3.
По данным расчета строим графики зависимости
Nеуд = f (,Тг*), Се = f (,Тг*) и hе =f (,Тг*) (рис. 1.1 - 1.3).
Таблица 1.3
Рис 1.1 Зависимость удельного расхода от параметров рабочего процесса
Рис 1.2 Зависимость удельной мощности от параметров рабочего процесса
Рис 1.3 Зависимость КПД от параметров рабочего процесса
Анализируя графики зависимостей основных параметров от параметров рабочего процесса можно определиться с выбором и Тг*.
Основным критерием для выбора Тг* является использование конструкционных материалов двигателя - прототипа. Исходя из этого выбираем Тг*=1250К. При этой температуре достигается высокое значение удельной мощности, низкий удельный расход топлива и хороший уровень КПД.
Из рис. 1.1 видно, что для Тг*=1250 К оптимальное , соответствующее максимуму удельной мощности, приблизительно равно =8, а экономическое, соответствующее max и минимуму удельного расхода , равно =24. Выберем =9,6. Это даст нам значительное снижение удельного расхода топлива по сравнению с . Дальнейшее увеличение в сторону экономического значения приведет к существенному снижению удельной мощности при незначительном снижении удельного расхода, усложнению конструкции, увеличению массы и габаритов двигателя, а также к получению малых высот лопаток последних ступеней компрессора, и, как следствие,к росту потерь энергии из-за увеличения относительных радиальных зазоров.
Для выбранных параметров проводим расчет на ЭВМ, результаты представлены в табл.1.4.
Таблица 1.4
В результате проведенного термогазодинамического расчёта были получены основные удельные параметры двигателя Nеуд=222кВтс/кг и Сеуд=0,2381кг/кВтч; определили температуру и давление в характерных сечениях, а также параметры основных узлов. Значения удельных параметров соответствуют современному уровню.
Полученные данные являются исходными для согласования параметров турбокомпрессора, расчёта компрессора и турбины.
.2 Формирование облика проточной части турбокомпрессора, согласование параметров компрессора и турбины
Увязка параметров турбокомпрессора двигателя является одним из важнейших этапов проектирования двигателя. Качественное выполнение этого этапа позволяет обеспечить оптимальные геометрические и газодинамические соотношения в определяющих облик двигателя расчётных сечениях, обеспечить нормальную загрузку ступеней турбины и допустимые напряжения в лопатках турбины.
Для расчёта используем геометрические соотношения двигателя - прототипа. Но при этом нужно помнить некоторые ограничения: - относительный втулочный диаметр на выходе из осевого компрессора, который не должен превышать значения 0,92. Дальнейшее увеличение связано с ограничениями минимального размера лопаток последних ступеней. Уменьшение размера лопаток приводит к значительным трудностям в получении приемлемых значений КПД компрессора вследствие возрастания влияния радиальных зазоров, а также уменьшение числа Рейнольдса и роста потерь при обтекании лопаток малого размера.
Расчет проводится с учётом рекомендаций [2]. Согласование проводится на ЭВМ с помощью программы SLGTD1. Для этого используются данные, полученные при термогазодинамическом расчёте двигателя.
Результаты согласования параметров приведены в табл. 1.5.
Таблица 1.5
Рис 1.4 Схема проточной части двигателя
По результатам проведенного согласования параметров компрессора и турбины были получены в первом приближении геометрические размеры и основные газодинамические параметры по сечениям. Определили нагрузки и КПД компрессоров и турбин: осевой компрессор имеет 12, ступеней ОК-средненагружен, =0,2325, =0,86;турбина компрессора: 2 ступени; средненагружены- mz=3,156, =0,9;турбина силовая: 4 ступени, mz=6, =0,91.Относительный втулочный диаметр на выходе из осевого компрессора должен быть 0,92.При проектировании получили = 0,91.
Величина (h/Dcp) на входе в турбину должна быть больше 0,065 и меньше 0.33 на последних ступенях (полученные нами значения: (h/Dcp)г = 0,1102; (h/Dcp)т = 0,1979). В результате вышеперечисленных расчетов получена частота вращения ротора ТК =20327 об/мин, и частота вращения свободной турбины = 6930 об/мин. Значения параметров лежат в допустимых пределах.
1.3Газодинамические расчёты компрессора и турбины
Профилирование решеток рабочих колес первой ступени осевого компрессора и первой ступени турбины компрессора
.3.1 Газодинамический расчет осевого компрессора
В современных газотурбинных двигателях для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые осевые компрессоры. Это обусловлено их ?/p>