Файл: 1. Общая характеристика двигателя 5 1 Конструктивнокомпоновочная схема двигателя 5.docx

При лучших достигнутых значениях параметров основных элементов в вертолетных ГТД могут быть поручены весьма высокие удельные показатели (рисунок 2.1)



Рисунок 2.1- Изменение удельных параметров от параметров рабочего процесса

Из анализа параметров вертолетных ГТД при достигнутых уже значениях степени повышении давления π_ё = 12 -14 и температуры газов (Т_Г^*− 1200 − 1400К) удельный расход топлива может равняться примерно 0,271кг.т/кВт⋅ ч и удельная мощность 0,25-03 кВт⋅с/кг . Оптимальная степень понижения давления по экономичности выше и составляет 15- 20. Оптимальная степень -повышении давления по удельной мощности несколько ниже и равна 8- 12 при ТГ ∗ − 1200К и 10- 14. при ТГ ∗ − 1300К.


Если учесть, что значения степени повышения давления, близкие к уд.мах, обычно соответствуют условию получения минимального удельного веса двигателя (при прочих равных условиях), а повышение температуры тазов позволяет существенно снизить удельный вес (в первом приближении обратно пропорционально увеличению удельной мощности), то очевидна целесообразность применения в вертолетных ГТД высоких степени повышения давления в компрессоре и температуры газов перед турбиной.

Исходя из вышеизложенного, можно для двигателя выбрать следующие параметры рабочего процесса:

степень повышения давления воздуха в компрессоре - 11; температура газов перед турбиной - 1250К;

мощность двигателя - 1650 кВт.

Высокое значение температуры газов перед турбиной по сравнению с прототипом должно быть обеспечено разработкой охлаждаемой газовой турбины.

Таблица 2.1 – Термодинамический расчет двигателя

№ п/п	Расчётные формулы	ТВД.	Един. физ. вел
1	=	410894,13	.
2	=	1636398,75	Па.
3	=	696,62	K.
4		1603670,75	Па.
5	=	1150,06	Дж/кг.
	Продолжение таблицы 2.1
6		958437	Па.
7	где -низшая теплопроводность топлива	0,02
8	где - кол-во воздуха, теоретически необходимое для полного сгорания 1кг топлива	3,35
9	Принимаем Тогда
10	=	1173,58	K
11		507490,7	Па
12	Если , тогда	5,37
	Продолжение таблицы 2.1
13	= принимаем на 1..2 % меньше чем .	361919,92
14	т.к. = =	5,8
15		0,198
16		407,68

---

Газодинамический расчет

Выбор кинематических параметров

Согласно рекомендациям для ТВД ТВаД с первой дозвуковой ступенью осевая скорость воздуха с_1α выбирается в диапазоне 150-180 м/с, а окружная скорость на концах лопаток u_1к в диапазоне 300-400 м/с

Принимаем с_1α = 160 м/с, u_1к = 320 м/с.
Приведённую скорость вычисляем по формуле:

;

.
Далее по относительной скорости _1а и таблицам ГДФ известно, что относительная плотность тока равна = 0,6865.

Площадь сечения на входе в компрессор находим по уравнению:



где ,

Тогда .
Наружный диаметр компрессора на входе в первую ступень:



для ТВД выбирается в пределах 0,5-0,6, принимаем

.

Диаметр втулки на входе в компрессор определяем по формуле

;

Определение диаметральных размеров на выходе из компрессора

Задаём скорость воздуха на выходе из компрессора: м/с

Вычисляем и по формулам:

; ;
Покоэффициенту скорости_{а к} и таблице ГДФ нахожу относительную плотность тока q(_а)_к:



Площадь сечения на выходе из компрессора находим по формуле:

---

; м².
Полагая м = const, находим :

; ;

длину лопатки ; м;д

и значение ; м.

Определение диаметральных размеров на входе в турбину компрессора

Скорость истечения газа на входе в турбину компрессора

, где L_СТ и u_тср- работа газа в первой ступени турбины и окружная скорость на среднем радиусе.

L_тк = работа турбины распределена между двумя ступенями

L_ст1 = 226199,95 ;

L_ст2 = 135719,97 ;

принимаем =0.55, z= 2.

; .

Находим скорость истечения газа:

Задаём угол выхода потока из СА .
; м/с ,

; .

Находим относительную плотность потока:

;

.

Давление газа на выходе из СА:

, где коэффициентом восстановления полного давления в СА

Пусть

---

, тогда

Па.

Площадь сечения на выходе из СА:

,

м².

Принимаем = 1,3 м , тогда:

; м.

Наружный диаметр РК 1 ступени турбины компрессора:

; м.

находим :

; м.

Определение диаметральных размеров на выходе из турбины компрессора

Параметры газа на выходе из турбины компрессора находим по формулам:

;

.

Задаём приведённую скорость , что соответствует осевой составляющей скорости газа на выходе из турбины компрессора:

.

По таблицам газодинамических функций находим .

Площадь сечения на выходе из турбины высокого давления определяем по формуле:

; м².

Принимаем м и находим высоту лопатки второй ступени турбины компрессора (по выходной кромке):

; .

Тогда:

; м.

Находим :

---

; .

4. 
   Определение количества ступеней компрессора
   

Вычисляем окружную скорость у периферии и у втулки первой ступени , у втулки последней ступени

; м/с;

; м/с; Ком-й: с, u, w скорости

; м/с.

Принимая густоту решётки первой ступени вычисляем закрутку в РК 1 ступени и работу :

; м/с;

; .

Приняв густоту решётки последней ступени вычисляем в РК последней ступени и работу :

; м/с;

; .

Вычисляем среднюю работу ступени:

.

Вычисляем количество ступеней компрессора

.

Распределение работы

---