Каскад высокого давления приводного газотурбинного двигателя
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
еней каскадов лопаточных машин.
Расчет выполняем в соответствии с рекомендациями [2].
.2.1 Выбор и обоснование исходных данных для согласования
Исходными данными для этих расчетов являются значения заторможенных параметров рабочего тела (воздуха и продуктов сгорания) в характерных (расчетных) сечениях проточной части, основные геометрические (диаметральные) соотношения каскадов лопаточных машин и принимаемые значения коэффициентов аэродинамической загрузки компрессорных и турбинных ступеней.
Так как проектируемый двигатель предназначен для привода ГПА, то необходимо получить частоту вращения свободной турбины строго 4800 об/мин. Геометрические соотношения выбираются в соответствии с прототипом.
Результат представлен в таблице 1.5. Облик турбокомпрессора проектируемого ГТД представлен на рис.1.3.
Таблица 1.5
Формирование облика ГГ и ТC ГТД-2-1 ( КВД - ОК или ОЦК )Исходные данные:Neуд= 251.7 Сe = .1984 КПДк= .8450 КПДтк= .9050Lк = 467380. Lтк*= 516590. Lтс*= 247900. КПДтс= .9200Cpг =1194.7 Kг =1.3167 Cpв =1038.4 Kв =1.3820Ne = 10600. Gв = 42.11doв = .600 Dсртн/Dк =1.010 Dсртc/Dк =1.423doво= .921 D1цс/Dкко=1.000 D2цc/Dко =1.000D4цс/D2цс=1.000 Dсpтв/Dко=1.130Lкн/Lк = .410 КПДкн* = .890 Sркнв = .993Lок/Lкв=1.000 КПДок* = .870 Sркоц =1.000Mzтс =4.500 Sртвн = .995 Sртнс = .990Uк = 370.0 Uквд = 400.0Результаты pасчета:* КНД * Кф = 2 Zк = 7.Lк*= 189710. Пiк*= 5.047 КПД*= .8900 Uк = 370.0Dк = .6834 dob = .6000 dok = .8583 Hzc= .2229nнд =10341.* ОК ВД * Кф = 1 Zк = 7.Lк*= 272997. Пiк*= 4.191 КПД*= .8703 Uк = 400.0Dк = .5373 dob = .8200 dok = .9211 Hzc= .2437nвд =14218. * ТВД * Кф = 3 Zт = 1. Lт*= 304788. Пiт*= 2.596 КПД*= .9050 (h/D)г= .0647 Uср= 444.1 Mz = 1.545 Dcр = .6072 (h/D)т= .0975 Sр = 192.2 Tw* =1202.4 * ТHД * Кф = 3 Zт = 1. Lт*= 211802. Пiт*= 2.285 КПД*= .8784 (h/D)г= .0838 Uср= 364.5 Mz = 1.594 Dcр = .6902 (h/D)т= .1290 Sр = 171.3 Tw* = 998.2 * ТC * Кф = 3 Zт = 3. Lт*= 247900. Пiт*= 3.118 КПД*= .9200 (h/D)г= .0812 Uср= 234.7 Mz = 4.500 Dcр = .9721 (h/D)т= .1535 Sр = 84.5 Tw* = 758.1 nтс = 4800. Сечение\Паpаметp: T* : P* : C : C/акp : F : K : Па : м/с : --- : кв.м в - в 288. 97272. 175.0 .5649 .2347 к кнд - к кнд 471. 490886. 165.0 .4167 .0756 в квд - в квд 471. 487450. 170.0 .4293 .0743 к - к 734. 2042700. 130.0 .2630 .0344 г - г 1375. 1950800. 124.0 .1850 .0698 т твд - т твд 1120. 751530. 165.0 .2728 .1129 г тнд - г тнд 1120. 747772. 165.0 .2728 .1134 т тнд - т тнд 943. 327300. 190.0 .3424 .1930 г тс - г тс 943. 324027. 150.0 .3244 .2047 т - т 735. 104970. 200.0 .4082 .4556 Dн1 Dcp1 Dвт1 Dн2 Dcp2 Dвт2 Zст KНД .6834 .5635 .4100 .6047 .5635 .5190 7. ОK ВД .5373 .4913 .4406 .5373 .5165 .4949 7. TBД .6238 .5859 .5480 .6663 .6072 .5480 1. TНД .7112 .6562 .6012 .7792 .6902 .6012 1. TC .9684 .8957 .8229 1.1213 .9721 .8229 3.
Рис. 1.3 Схема проточной части двигателя
.2.2 Вывод
В результате формирования облика ГТД мы получили двухвальную схему газогенератора. Эффективная мощность двигателя реализуется посредством силовой турбины с частотой вращения 4800 об/мин.
Определены основные геометрические и динамические параметры КНД и КВД. Так в результате расчета мы определили что:
КНД имеет 7 ступеней и является средненагруженный (Нz=0.2229);
ТНД - 1-ступенчатая, среднезагруженная (?z=1.594);
КВД -7-ми ступенчатый, средненагруженный (Нz=0.2437);
ТВД - 1-ступенчатая средненагруженная (?z=1.545).
ТС - 3-х ступенчатая, , среднезагруженная (?z=4.5)
.3. Газодинамический расчет узлов и профилирование лопатки рабочего колеса первой ступени КВД
1.3.1.Газодинамический расчет осевого компрессора
В современных ГТД для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые компрессоры. Это обусловлено их высокими КПД и возможностью изменения производительности и 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 параметрам ступени по высоте лопатки. Для улучшения этого соответствия в качестве среднего радиуса принимают среднегеометрический радиус ступени. Проектируемый компрессор 14-ти ступенчатый, двухкаскадный.
Расчет выполняем в соответствии с рекомендациями [4].
1.3.1.1 Выбор и обоснование исходных данных для расчета компрессора
Исходные данные:
Таблица 1.6
21189710 Дж/кг42,11 кг/с272997 Дж/кг288.15К1,3896258.75 ПаR287 Дж/кгК0.845Ср1038 Дж/кгК
Nст1234567Hz, кДж/кг21.229.431.730.428.0925.823.12Ca1751761761751731701650.8570.8850.910.91350.91350.890.8645
Nст891011121314Hz, кДж/кг35.6940.4543.0242.9440.3237.133.48Ca170172170165,7161,4157,1152,90.85450.8710.8830.8840.8760.8670.8556Как видно характер изменения коэффициента затраченного напора Нz по ступеням принимаем таким, чтобы наиболее нагруженными оказались средние ступени, а на входе и выходе из компрессора - разгруженными.
Результаты газодинамического расчета осевого компрессора представлены в таблице 1.7
Таблица 1.7
ГДР МОК Дата 0.10.30
Nк= 2 Kф1= 2 Kф2= 1 z1= 7 zк= 14 Kr= 1
Пк=21.000 Пк1= 5.050 G= 42.11 n1= 9863.4 n2= 13340.7 k= 1.4 R= 287.00
Tв=288.15 Pв= 96258.8 P1о= 94814.9 Sва= .985 Sна= .980 Sнв= .985 m= 00
Ncт Dк Dсp Dвт Doт КПД Mw1 Mc2
1 .7164 .5908 .4298 .6000 .8721 .8224 .7401
.6957 .5908 .4626 .6650 .8969 .8423 .7212
.6764 .5908 .4904 .7249 .9220 .8304 .6804
.6609 .5908 .5111 .7734 .9270 .8046 .6316
.6498 .5908 .5252 .8083 .9292 .7785 .5846
.6419 .5908 .5348 .8331 .9080 .7562 .5406
.6367 .5908 .5409 .8495 .8856 .7337 .4999
.5726 .5258 .4743 .8284 .8723 .7282 .6408
.5726 .5328 .4899 .8555 .8879 .7343 .6111
.5726 .5387 .5026 .8777 .9001 .7293 .5731
.5726 .5433 .5124 .8948 .9024 .7153 .5299
.5726 .5469 .5198 .9078 .8968 .6970 .4849
.5726 .5494 .5252 .9172 .8908 .6806 .4426
.5726 .5512 .5290 .9238 .8832 .6664 .4009 ст C1а С2а С1u C2u C1 C2 Uк
1 175.0 175.5 102.1 172.5 202.6 246.1 370.0
176.0 176.0 80.31 179.0 193.5 251.1 359.3
176.0 175.5 68.16 175.9 188.7 248.5 349.4
175.0 174.0 62.09 166.7 185.7 241.0 341.3
173.0 171.5 57.82 155.8 182.4 231.7 335.6
170.0 167.5 53.60 144.7 178.2 221.4 331.5
165.0 163.3 50.17 132.9 172.5 210.5 328.8
170.0 169.0 111.5 217.6 203.3 275.5 400.0
168.0 166.0 97.84 217.4 194.4 273.5 400.0
164.0 161.0 87.04 213.1 185.7 267.1 400.0
158.0 155.0 79.48 204.5 176.9 256.6 400.0
152.0 149.0 75.07 191.9 169.5 243.0 400.0
146.0 143.0 71.03 178.1 162.4 228.4 400.0
140.0 135.0 67.22 163.8 155.3 212.3 400.0 ст Hz Rк al1 al2 be1 be1л be2
.2120E+05 .5500 59.73 45.50 40.77 40.77 52.92
.2940E+05 .5750 65.47 44.51 38.06 38.06 54.3