Каскад высокого давления приводного газотурбинного двигателя
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
p>
Потери тепла в камере сгорания главным образом связаны с неполным сгоранием топлива и оценивается коэффициентом полноты сгорания . Этот коэффициент на расчетном режиме достигает значений =0.97..0.995. Принимаем =0.994.
При наличии переходного патрубка между турбиной компрессора и свободной турбиной коэффициент восстановления полного давления .
Выходное устройство ГТУ, как правило, выполняется диффузорным. Коэффициент восстановления полного давления: .
Скорость истечения газа из выходного устройства
Скорость истечения газа Сс из ГТУ характеризует потерянную кинетическую энергию на выходе из двигателя, поэтому ее целесообразно было бы уменьшать. С другой стороны, при очень малых значениях Сс чрезвычайно сильно растут габариты двигателя из-за большой площади среза выпускного канала. Учитывая эти противоречивые требования, скорость истечения выбираем Сс=80 м/с.
Выбираем оптимальное значение отбора воздуха за компрессором (Gотб) на нужды энергоустановки, Gотб=10 %.
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 .
В качестве топлива принимаем природный газ, так как двигатель-прототип рассчитан на этот вид топлива. Низшая теплотворная способность природного газа = 51000 кДж/кг; - количество воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания одного килограмма топлива, для газа
=17.1
.1.2 Термогазодинамический расчет двигателя
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. Исходные данные и результаты расчета приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3
ТГДР ГТД-Р NT= 1 5 5 1 ДАТА 31. 5. 7TG= 1325. 1350. 1375. 1400. 1425. ANTK= .911 .908 .905 .901 .898PIK= 20.50 21.00 21.50 22.00 22.50 ANK = .845 .845 .844 .843 .843ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГТДИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: G= 1.00 DGO= .100 HU= .5100E+08 LO= 17.10H= .00 MH= .000 CC= 80.0 NTB= .920 ПBB=1.000 TBB=1.000 NB=1.000SB= .970 SK= .955 NГ= .994 SPT= .990 SPH= .980 NM= .990 NPД=1.000TH=288.15 THO=288.15 TBO=288.15 PH=101325. PHO=101325. PBO= 97272. VH= .0ТГ ПК NEY CE NK NTK КПД1325. 20.50 223.3 .2066 .8450 .9110 .3416 1325. 21.00 221.4 .2067 .8450 .9110 .3415 1325. 21.50 219.0 .2073 .8440 .9110 .3406 1325. 22.00 216.5 .2079 .8430 .9110 .3396 1325. 22.50 214.6 .2081 .8430 .9110 .3392 1350. 20.50 237.3 .2030 .8450 .9080 .3477 1350. 21.00 235.6 .2030 .8450 .9080 .3477 1350. 21.50 233.2 .2034 .8440 .9080 .3470 1350. 22.00 230.8 .2039 .8430 .9080 .3462 1350. 22.50 229.0 .2040 .8430 .9080 .3460 1375. 20.50 253.5 .2000 .8450 .9050 .3529 1375. 21.00 251.7 .1984 .8450 .9050 .3558 1375. 21.50 247.6 .2002 .8440 .9050 .3526 1375. 22.00 245.3 .2006 .8430 .9050 .3519 1375. 22.50 243.5 .2006 .8430 .9050 .3519 1400. 20.50 265.2 .1978 .8450 .9010 .3569 1400. 21.00 263.7 .1976 .8450 .9010 .3573 1400. 21.50 261.4 .1978 .8440 .9010 .3569 1400. 22.00 259.2 .1980 .8430 .9010 .3565 1400. 22.50 257.6 .1979 .8430 .9010 .3566 1425. 20.50 279.4 .1954 .8450 .8980 .3612 1425. 21.00 277.9 .1952 .8450 .8980 .3617 1425. 21.50 275.8 .1953 .8440 .8980 .3615 1425. 22.00 273.6 .1954 .8430 .8980 .3612
По данным таблицы 1.3 построены графики зависимости удельного расхода и удельной мощности от степени повышения давления (рис 1.1-1.2).
Из рис.1.1-1.2 видно, что при заданном уровне ?к* =21 и Тг*=1375 К как у прототипа обеспечивается достаточно низкий удельный расход топлива, и высокое значение удельной мощности двигателя. Повышение температуры газа нецелесообразно из соображений повышения ресурса двигателя. Как мы видим из таблицы 1.3 при ?к* =21 двигатель обеспечивается меньший удельный расход топлива и большая удельная мощность двигателя по сравнению с прототипом. Таким образом мы выбираем для проектируемого двигателя ?к* =21и Тг*=1375 К.
Рис 1.1 График зависимости Neуд=f(Tг*, ?к*)
Рис 1.2 График зависимости Сe=f(Tг*, ?к*)
Проведя выбор основных параметров можно провести термогазодинамический расчет проектируемого двигателя. Результаты сведены в таблицу 1.4.
Таблица 1.4
ТГДР ГТД-Р NT= 1 1 1 1 ДАТА 19. 1. 6TG= 1375. 1350. 1300. 1250. 1400. ANTK= .905 .905 .910 .912 .907PIK= 21.00 14.00 16.00 18.00 11.50 ANK = .845 .846 .842 .836 .862ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГТДИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: G= 1.00 DGO= .100 HU= .5100E+08 LO= 17.10H= .00 MH= .000 CC= 80.0 NTB= .920 ПBB=1.000 TBB=1.000 NB=1.000SB= .970 SK= .955 NГ= .994 SPT= .990 SPH= .980 NM= .990 NPД=1.000TH=288.15 THO=288.15 TBO=288.15 PH=101325. PHO=101325. PBO= 97272. VH= .0СХЕМА ПЕЧАТИ: NEY NE CE QT AKC GT FC LCTK TTK TT PK PГ PTK PT PCNK NTK LK LTK LTB ПTK ПTB ПТКПД LCB NP CPГ КГ RГCPB KB RBТГ=1375.0 ПК=21.000 SR= .000 SR1=1.000 SR2=1.000 TCO= 735.1251.7 251.7 .1984 .1541E-01 3.794 49.94 .2596E-01 .1633 733.7 942.6 735.1 .2043E+07 .1951E+07 .3273E+06 .1050E+06 .1029E+068450 .9050 .4674E+06 .5166E+06 .2479E+06 5.901 3.118 18.58 3558 .2767E+06 .9074 1195. 1.317 287.3 1038. 1.382 287.0
1.1.3 Вывод
Анализируя зависимости, представленные на рис. 1.1-1.2 и в табл.1.3-1.4, можно отметить, что по сравнению с прототипом повысились значения удельной мощности до и эффективного КПД до 35,1%. Кроме того, удалось снизить удельный расход топлива до , что позволяет уменьшить расход воздуха Gв, а, следовательно, и диаметр входа в двигатель (Dвх). Это позволяет уменьшить габаритные размеры и массу двигателя.
В результате проведенного термогазодинамического расчета были получены основные удельные параметры двигателя и параметры, характеризующие работу его узлов.
Полученные данные являются исходными для согласования параметров турбокомпрессора, расчета компрессора и турбины.
1.2 Формирование облика проточной части турбокомпрессора, согласование параметров компрессора и турбины
Формирование облика (проточной части) является одним из наиболее важных начальных этапов проектирования ГТУ, непосредственно следующим за тепловым расчетом и предшествующим газодинамическим расчетам элементов проточной части (компрессора и турбины). При выполнении формирования облика определяются: форма проточной части, частоты вращения роторов и число ступ