Файл: 1. Общая характеристика двигателя 5 1 Конструктивнокомпоновочная схема двигателя 5.docx
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 68
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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 πё = 12 -14 и температуры газов (ТГ*− 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 с1α выбирается в диапазоне 150-180 м/с, а окружная скорость на концах лопаток u1к в диапазоне 300-400 м/с
Принимаем с1α = 160 м/с, u1к = 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 скоростиа 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 LСТ и uтср- работа газа в первой ступени турбины и окружная скорость на среднем радиусе.
Lтк = работа турбины распределена между двумя ступенями
Lст1 = 226199,95 ;
Lст2 = 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 :
; .
-
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