Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки

Приводной газотурбинный двигатель для энергоустановки

Выбор и обоснование мощности и частоты вращения газотурбинного привода: термогазодинамический расчет двигателя, давления в компрессоре, согласование параметров компрессора и турбины. Расчет и профилирование решеток профилей рабочего колеса турбины.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 26.12.2011
Размер файла 3,1 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

- частота вращения вала силовой турбины равна частоте вращения нагрузки( генератора) - nтс = 3000 об/мин .

Для получения приемлемых результатов расчета геометрические размеры, полученные в процессе согласования компрессора и турбины, были уточнены с учетом формы проточной части двигателя-прототипа.

6. РАСЧЕТ И ПРОФИЛИРОВАНИЕ РЕШЕТОК ПРОФИЛЕЙ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ПЕРВОЙ СТУПЕНИ ТУРБИНЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Реальное течение воздуха в турбины является пространственным, периодически неустановившимся течением вязкого сжимаемого газа, математическое исследование которого в строгой постановке задачи в настоящее время практически невозможно. Для получения инженерных результатов реальное течение обычно рассматривается как установившееся, осесимметричное, при постоянстве гидравлических потерь по радиусу.

Этапом проектирования турбины, следующим за расчетом на среднем (геометрическом) радиусе, является расчет и построение решеток профилей турбины по радиусу. При правильном выполнении этих двух этапов обеспечиваются требуемые параметры турбины.

Исходными данными для профилирования решетки рабочего колеса турбины являются газодинамические и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе, получаемые в результате газодинамического расчета турбины.

При учебном проектировании расчет решеток профилей рабочего колеса проводят на пяти характерных радиусах.

При выборе параметров и профилирование ступени турбины проводится согласно инструкциям, изложенным в методическом пособии [5].

6.1 Выбор закона закрутки

Для расчета треугольников скоростей в межвенцовых зазорах у корня и у периферии лопаток необходимо выбрать закон изменения параметров потока по радиусу. Этот закон выражается условием радиального равновесия, полученным в предположении, что поток в межвенцовых зазорах осесимметричен и линии тока располагаются по коаксиальным цилиндрическим поверхностям.

Примем закон закрутки и . В нашем случае, у этого закона есть ряд преимуществ:

1. Угол поворота потока во втулочных сечениях при прочих равных условиях на среднем радиусе меньше.

2. Высокий КПД

3. Применение этого закона значительно упрощает технологию изготовления лопаток СА и РК, позволяет создать хорошую конструктивную базу для их монтажа.

4. При , лопатки СА и РК первой ступени турбины являются некручеными и имеют почти постоянный профиль по высоте, что способствует организации внутреннего охлаждения.

Геометрический(конструктивный) угол решетки на входе выбираем в зависимости от углов потока и по графической зависимости, приведенной в методическом пособии [5], (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Обобщенные зависимости для выбора геометрического угла решетки на входе

6.2 Расчет треугольников скоростей ступени турбины на ПЭВМ

Исходные данные и результаты расчета треугольников скоростей ступени турбины на ПЭВМ представлены в таблицах 6.1 и 6.2.

Таблица 6.1 - Исходные данные

4 01 11 1 2 1.317 290. Дата, nr, kz, kг, Rг

.870 .870 .051 .071 D1c,D2c,h1,h2

.934 .937 .940 .400 fi,psi,Л1,Roтc

168.00 174.00 604.00 -91.40 C1ac,C2ac,C1uc,C2uc

15.50 44.70 18.30 66.80 67.80 alf1c,be1c,be2c,G1,G2

90.00 90.00 90.00 90.00 90.00 alf0i

9540.0 1100. n,T2*

Лопатка СА - nr=0, лопатка РК - nr=1.

Закон кpутки: 0 - C1u*r=const, C2u*r=const;

( kz ) 1 - alf1(r)=const, L(r)=const;

2 - alf1(r)=const, be2(r)=const.

Таблица 6.2 - Результаты расчета

Дата 4. 1.11 NR= 1 KZ= 2 Кг = 1.317 Rг = 290.0

D1ср= .8700 D2ср= .8700 h1 = .0510 h2 = .0710

C1aср=168.00 C2aср=174.00 C1uср=604.00 C2uср= -91.40

alf1с= 15.50 be1ср= 44.70 be2ср= 18.30

alf0 = 90.00 90.00 90.00 90.00 90.00

Л1 = .940 Фи = .934 Пси = .937 Rтс = .400

n = 9540.0 T2* = 1100.0

Изменение параметров потока по радиусу

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

r .4655 .4502 .4350 .4198 .4045

ro 1.000 .9672 .9345 .9017 .8690

U 465.0 449.8 434.6 419.3 404.1

C1u 571.7 587.4 604.0 621.7 640.6

C1a 159.1 163.4 168.0 172.9 178.1

alf1 15.50 15.50 15.50 15.50 15.50

C1 593.5 609.7 626.9 645.3 664.9

be1 56.15 49.91 44.76 40.51 36.98

C2u -78.21 -84.53 -91.40 -98.89 -107.1

W2u 543.3 534.3 526.0 518.2 511.2

C2a 179.7 176.8 174.0 171.4 169.1

be2 18.30 18.30 18.30 18.30 18.30

Л1 .8898 .9141 .9400 .9676 .9970

Rт .4624 .4326 .4000 .3643 .3250

T2w 1220. 1216. 1211. 1207. 1204.

Л2w .9023 .8891 .8767 .8652 .8547

Л1w .3020 .3374 .3776 .4219 .4700

Л2 .3255 .3254 .3264 .3286 .3324

dbe 105.5 111.8 116.9 121.2 124.7

alf2 66.48 64.44 62.29 60.02 57.66

6.3 Профилирование решеток профилей рабочего колеса турбины на ПЭВМ

Результаты профилирования решеток профилей рабочего колеса турбины

на ПЭВМ и решетки профилей на пяти радиусах представлены в таблице 6.3 и на рисунках 6.2-6.6.

.

Таблица 6.3 - Результаты расчета

Профилирование лопатки РК по радиусу

Паpаметp | Сечение по высоте лопатки

| 1(пеp) 2 3(сp) 4 5(вт)

ro 1.000 .9672 .9345 .9017 .8690

b 42.69 42.69 42.69 42.69 42.69

t 35.24 34.08 32.93 31.78 30.62

t/b .8255 .7984 .7714 .7443 .7173

i 5.848 8.093 9.242 9.491 9.016

delt .4724E-01 .5948E-01 .7194E-01 .8424E-01 .9598E-01

Cm .1800 .1900 .2000 .2100 .2200

xcm .2718 .2700 .2680 .2662 .2643

be1l 62.00 58.00 54.00 50.00 46.00

be2l 18.26 18.25 18.23 18.22 18.21

bey 46.16 48.46 51.02 53.85 56.95

r1 1.536 1.622 1.708 1.792 1.878

r2 .5670 .5670 .5670 .5670 .5670

Число pабочих лопаток - 83. шт.

Рисунок 6.2 Решетка профилей на r=1

Рисунок 6.3 - Решетка профилей на r=0.967

Рисунок 6.4 - Решетка профилей на r=0.935

Рисунок 6.5 - Решетка профилей на r=0.902

Рисунок 6.6 - Решетка профилей на r=0.869

В процессе профилирования лопатки рабочего колеса ступени турбины, были получены значения основных кинематических параметров потока и геометрических параметров решётки профилей в пяти сечениях. По полученным данным построены профиля лопаток по сечениям. Полученные профиля имеют достаточную толщину и диаметр выходной кромки.

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ

Для исследования используем математическую модель ТВаД с двухвальным газогенератором и свободной турбиной. Здесь число независимых переменных определяется по формуле:

n=3zв+2,

где zв - число валов газогенератора моделируемого двигателя.

Независимые переменные:

.

Система уравнений невязок для данного двигателя представлена ниже:

Здесь первые четыре уравнения - балансы расходов через компрессоры, турбины компрессоров и свободную турбину, следующие два - балансы мощностей на роторах высокого и низкого давления, седьмое - условие неизменности геометрии сопла, восьмое - условие закона (программы) регулирования.

В системе уравнений невязок приняты следующие обозначения:

- расход воздуха через компрессор высокого и низкого давления, кг/с;

,, - расход газа через турбину высокого давления, турбину низкого давления и свободную турбину, кг/с;

- перепуск воздуха за КВД или КНД;

- отбор воздуха на нужды установки;

- отбор воздуха на охлаждение турбин;

- работа компрессора высокого и низкого давления, Дж/кг;

- работа турбины высокого давления, турбины низкого давления и турбины силовой, Дж/кг;

Отметим, что положение рабочей точки на характеристике компрессора, все параметры газогенератора и основные данные одновального двигателя со свободной турбиной при неизменных внешних условиях практически однозначно определяются одной независимой переменной. Закономерности совместной работы узлов и обобщённые характеристики этого двигателя аналогичны закономерностям совместной работы узлов и характеристикам двигателя с одним управляющим фактором. Режим работы газогенератора определяется одним параметром и поддерживается одним регулятором.

Например, если в качестве параметра принята частота вращения ротора газогенератора, то осуществляется, как правило, её замкнутое регулирование: Gт> nгг. Если же в качестве параметра режима принять Тг*, то во многих случаях осуществляется её косвенное регулирование путём изменения расхода топлива. Закон изменения температуры газа Тг* и, соответственно, Gт выбирается из условия обеспечения потребной мощности. В данном случае потребителем является генератор переменного тока, который регламентирует величину потребной мощности нашего двигателя.

7.1 Выбор исходных данных

Исходные данные для расчета:

Gв р= 70,81- массовый расход воздуха на входе в двигатель в кг/с,

Нр= 0 - расчетная высота полета в км,

Мн р=0 - расчетная скорость полета в числах Маха,

рк*=19,6 - степень повышения полного давления в компрессоре,

зк*=0,8405 - расчетное значение КПД компрессора,

зкнд*=0,8751 - расчетное значение КПД КНД,

Тг р*=1357 - расчетное значение полной температуры перед турбиной в К,

сс=80 - скорость истечения на срезе выходного насадка в м/с,

= 0,38 - распределение общей работы компрессора между каскадами,

зтвд*=0,907 - КПД ТВД,

зтнд*=0,8853 - КПД ТНД

зтс*=0,915 - КПД турбины свободной,

лu твд р= 0,6504 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТВД,

лu тнд р= 0,5427 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТНД,

лu тс р= 0,3123 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТС,

Zтк=1 - число ступеней ТВД,

Zтк=1 - число ступеней ТНД,

Zтс=4 - число ступеней ТС,

увх=0,97 - коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве,

укс=0,951 - коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания,

урн=0,98 - коэффициент восстановления полного давления реактивном насадке,

упт=0,99- коэффициент восстановления полного давления в переходном канале между КНД и КВД,

зг=0,99 - коэффициент полноты сгорания,

зmвд=0,985 , зmнд=0,99- механические КПД роторов ВД иНД,

=1,00 - коэффициент полноты расширения в реактивном насадке,

nвд=9542,3 - частота вращения ротора ВД в об/мин.,

nнд=7534,4 - частота вращения ротора НД в об/мин.,

nтс=3000 - частота вращения ротора свободной турбины в об/мин.,

Предусмотрен отбор воздуха для охлаждения турбины компрессора и составляет

Значение приведенной окружной скорости в ТВД, ТНД и свободной турбине вычисляем по формуле: ,

и , соответственно.

7.2 Исследование дроссельной характеристики двигателя

Дроссельной характеристикой называют зависимость основных данных и параметров двигателя от частоты вращения ротора при заданных условиях на входе в двигатель и принятой программе регулирования.

Исследуем режимы, осуществляя дросселирование двигателя по программе:

Расчёт проводим на восьми режимах, где относительная частота вращения n изменяется вследствие уменьшения подачи топлива в основную камеру сгорания.

Дроссельную характеристику мы будем получать с помощью учебных математических моделей (УММ). Данный пакет программ позволяет проводить моделирование характеристик для ГТД с двухвальным газогенератором и силовой турбиной. После работы с файлом mgtu.dat (это файл исходных данных для расчета характеристики) мы получаем файл mgtu.rez (результирующий файл после расчета характеристики); для визуального представления данной характеристики используем программу Grafxdl.exe.

Исходные данные для расчета дроссельной характеристики и результаты расчета представлены в таблицах 7.1 и 7.2.

Таблица 7.1 - Исходные данные для расчета дроссельной характеристики

30 09 10 mgtu2.dat

1 1 1 8 8 2 1 0 1

0 1 10 7 7

230 230 230 230 230 230 230 230 230 230

230 230 230 230 230 230

70.81 .0000 .0000 19.60 .8405 .8751

1357. 1263.00 80.0 .380 1.000 1.000

.9070 .6504 1.0000 .8853 .5427 1.0000 .9150 .3123 4.0000

0.9700 1.0000 .9510 .9900 .9900 .9850 1.0000 1.0000 1.0000 .9800

1.0000 0.995

.0477 .0000 .0300 .0000 .0000 .0000 .0000

9542.3 7534.4 3000.

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

1.0000 .9800 .9600 .9400 .9200 .9000 .8800 .8600 1.0000 .9800

.9600 .9400 .9200 .9000 .8800 .8600

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

.0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477

.0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0100 .0150 .0170 .0200

.0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300

.0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

1.0000 .9500 .9000 .8500 .8000 0.7500 0.7000 .6500 .6000 .8000

1.0000 .9850 .9700 .9550 .9400 0.9250 0.9100 .9300 .9200 .9100

0.7633 0.6312 .8175 .9156 3.223 2.540

2.100 3.650 3.650 11.2e04 20.3e01

17.20 .505E08 36.18 23.13 40.00

1460. .0900 6.000 .4000 0.000

.0620 1.8000 .0500 .0246 .0025 .1450 .0730 .9000 .2000 .6000

.0250 .0200 .0100

10 10 1 9 8

6.4900 6.4000 6.2100 5.7900 5.5000 5.2000 4.9000 4.6500 4.4500 4.2500

6.0700 6.0000 5.8600 5.6400 5.3100 5.1000 4.8000 4.5200 4.2000 3.9000

5.6551 5.6328 5.5722 5.4653 5.2923 5.0832 4.7000 4.2300 3.9000 3.6000

5.0903 5.0719 5.0208 4.9191 4.7958 4.6459 4.4677 4.2001 3.8000 3.3000

4.5703 4.5492 4.4983 4.4264 4.3316 4.1964 4.0405 3.8275 3.5000 3.0000

4.4004 4.3765 4.3311 4.2500 4.1407 4.0019 3.8300 3.6266 3.2100 2.8000

3.9500 3.9376 3.9046 3.8443 3.7553 3.6354 3.4706 3.2525 2.8317 2.5000

3.3336 3.3213 3.2940 3.2500 3.1906 3.1072 2.9855 2.8235 2.5405 2.3000

2.8810 2.8641 2.8376 2.8070 2.7642 2.7042 2.6332 2.5380 2.4140 2.1700

2.3971 2.3789 2.3568 2.3241 2.2842 2.2413 2.1859 2.1143 2.0303 1.8985

1.0300 1.0400 1.0500 1.0600 1.0610 1.0615 1.0620 1.0620 1.0620 1.0620

.9600 .9700 .9800 .9900 1.0000 1.0030 1.0040 1.0060 1.0060 1.0060

.9000 .9100 .9200 .9300 .9400 .9500 .9600 .9650 .9650 .9650

.8400 .8500 .8600 .8700 .8800 .8900 .9000 .9100 .9130 .9150

.7800 .7900 .8000 .8100 .8200 .8300 .8400 .8500 .8530 .8550

.7400 .7500 .7600 .7700 .7800 .7900 .8000 .8100 .8200 .8220

.6700 .6800 .6900 .7000 .7100 .7200 .7300 .7400 .7500 .7550

.5800 .5900 .6000 .6100 .6200 .6300 .6400 .6500 .6600 .6650

.5100 .5200 .5300 .5400 .5500 .5600 .5700 .5800 .5900 .6000

.4300 .4400 .4500 .4600 .4700 .4800 .4900 .5000 .5100 .5200

.8575 .8656 .8676 .8636 .8600 .8540 .8470 .8393 .8320 .8230

.8615 .8686 .8737 .8777 .8777 .8780 .8760 .8747 .8680 .8600

.8570 .8625 .8691 .8749 .8804 .8838 .8840 .8799 .8700 .8610

.8679 .8720 .8766 .8811 .8845 .8856 .8835 .8767 .8590 .8240

.8689 .8754 .8805 .8834 .8844 .8813 .8742 .8597 .8280 .7650

.8667 .8723 .8764 .8794 .8794 .8779 .8701 .8556 .8022 .7070

.8689 .8741 .8786 .8821 .8840 .8822 .8746 .8573 .7911 .7000

.8681 .8747 .8802 .8842 .8858 .8846 .8781 .8634 .8142 .7400

.8687 .8785 .8852 .8891 .8910 .8904 .8862 .8768 .8586 .7918

.8730 .8812 .8876 .8941 .8955 .8933 .8882 .8776 .8576 .8242

4.4677 .9000 .8835

1.0833 1.0537 1.0296 1.0000 .9667 .9444 .9074 .8574 .8167 .7630

5 10 1 5 8

5.4611 5.3167 5.1500 5.0300 4.8000 4.5083 4.4000 4.1250 3.9000 3.6000

4.9295 4.8919 4.8184 4.6809 4.4636 4.2574 4.0063 3.8000 3.6000 3.3500

4.2884 4.2736 4.1943 4.1112 3.9867 3.8128 3.6473 3.4967 3.3000 3.0500

3.7500 3.7410 3.6821 3.5539 3.4528 3.3592 3.2461 3.1000 2.9250 2.7000

3.4939 3.4528 3.3760 3.3274 3.2625 3.1961 3.1064 3.0000 2.8250 2.6000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.2800 .2825 .2840 .2850 .2868 .2875 .2878 .2880 .2880 .2880

.2500 .2550 .2575 .2600 .2625 .2650 .2675 .2680 .2687 .2690

.2250 .2300 .2350 .2375 .2400 .2425 .2450 .2475 .2488 .2495

.2060 .2100 .2150 .2200 .2225 .2250 .2275 .2300 .2320 .2330

.1950 .2000 .2050 .2075 .2100 .2125 .2150 .2170 .2200 .2220

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.8350 .8420 .8450 .8460 .8440 .8400 .8340 .8220 .8080 .7880

.8390 .8510 .8560 .8600 .8630 .8590 .8495 .8350 .8220 .8020

.8430 .8550 .8645 .8665 .8690 .8670 .8610 .8510 .8360 .8100

.8440 .8490 .8600 .8660 .8660 .8640 .8575 .8400 .8160 .7720

.8460 .8515 .8570 .8595 .8610 .8620 .8585 .8500 .8240 .7600

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

4.0063 .2675 .8495

1.0517 1.0000 .9498 .9069 .8715 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

Таблица 7.2 - Результаты расчета дроссельной характеристики

ММ ГТД-2-1 Дата 30. 9.10

NT= 1 1 NR= 1 8 8 2 NK= 1 0 NQ= 0 NMK= 1 IDT= 1 NL= 10

DH1= 70.8 .00 .00 19.60 .840 .875 1357. 1263. 80.0 .380 1.000 1.000

DH2= .907 .650 1.000 .885 .543 1.000 .915 .312 4.000

BH= .970 1.000 .951 .990 .990 .985 1.000 1.000 1.000 .980 1.000 .995

DGT= .048 .000 .030 .000 .000 .000 WP= 9542.3 7534.4 3000.0

ALO=17.200 HU= .5050E+08 DTAY= .400 SM= .000 GDBY= .000

IRH= 36.18 IRB= 23.13 IRC= 40.00 TGM=1460.0 DKUM= .090 AKSM= 6.00

N NP R1 R2 R3 RWC RGOT RGPR RGO1 RGO2 RGO3 DDT

1 230 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

2 230 .980 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

3 230 .960 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

4 230 .940 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

5 230 .920 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

6 230 .900 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

7 230 .880 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

8 230 .860 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

H= .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0

MH= .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000

* * *

СХЕМА ПЕЧАТИ: NE NEY CE TK ТГ ТГП TT

ПВ ППB GПB PIB NKB MKB DKYB

ПН ППН GПН PIH NKH MKH DKYH

PIKS NKS GB PITB NTB PITH NTH

GT AKC AKS PITC NТC MKC TTK

КПД GT1 LC FC ПТС PE CYE

1 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

.1730E+05 244.3 .2101 722.2 1357. 941.1 717.4

1.000 .9999 70.80 4.488 .8590 .2018E+05 .2170

1.000 1.000 70.83 4.392 .8750 .1575E+05 .2302

19.61 .8405 70.83 2.617 .9061 2.038 .8843

3635. 3.762 3.762 3.272 .9132 .5507E+05 941.1

.3393 3635. .1666 1.714 1.000 .2651E+06 .1371E-01

2 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

.1499E+05 222.8 .2156 704.0 1304. 902.2 696.0

.9800 .9878 69.89 4.373 .8626 .1839E+05 .2272

.9705 .9705 67.29 4.191 .8804 .1430E+05 .2048

18.24 .8463 67.29 2.619 .9060 2.038 .8821

3232. 4.019 4.019 3.045 .9191 .4773E+05 902.2

.3307 .0000 .1568 1.701 1.000 .2298E+06 .1407E-01

3 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

.1274E+05 200.9 .2230 685.2 1250. 863.7 676.0

.9600 .9764 68.96 4.259 .8656 .1660E+05 .2367

.9400 .9400 63.41 3.968 .8842 .1281E+05 .1791

16.82 .8507 63.41 2.621 .9060 2.031 .8803

2841. 4.309 4.309 2.823 .9224 .4055E+05 863.7

.3196 .0000 .1398 1.770 1.000 .1951E+06 .1456E-01

4 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

.1059E+05 178.9 .2335 665.7 1198. 826.9 658.1

.9400 .9658 68.07 4.153 .8678 .1483E+05 .2451

.9081 .9081 59.21 3.716 .8862 .1125E+05 .1554

15.35 .8537 59.21 2.623 .9060 2.011 .8790

2473. 4.621 4.621 2.606 .9226 .3372E+05 826.9

.3053 .0000 .1308 1.741 1.000 .1624E+06 .1523E-01

5 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

8639. 157.5 .2468 645.6 1146. 791.7 641.8

.9200 .9559 67.20 4.053 .8696 .1312E+05 .2504

.8754 .8754 54.84 3.447 .8862 9718. .1347

13.90 .8553 54.84 2.625 .9060 1.978 .8785

2132. 4.965 4.965 2.401 .9197 .2750E+05 791.7

.2888 .0000 .1176 1.769 1.000 .1325E+06 .1610E-01

6 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

6891. 136.5 .2648 625.5 1095. 757.8 626.8

.9000 .9464 66.35 3.955 .8709 .1153E+05 .2524

.8433 .8433 50.48 3.176 .8843 8272. .1177

12.50 .8557 50.48 2.627 .9060 1.935 .8789

1825. 5.341 5.341 2.207 .9125 .2193E+05 757.8

.2692 .0000 .1095 1.727 1.000 .1058E+06 .1725E-01

7 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

5372. 116.1 .2888 605.4 1045. 725.2 612.8

.8800 .9369 65.49 3.859 .8718 .1008E+05 .2546

.8124 .8124 46.28 2.913 .8810 6956. .1049

11.19 .8552 46.28 2.629 .9061 1.884 .8803

1552. 5.759 5.759 2.030 .8989 .1710E+05 725.2

.2468 .0000 .1018 1.682 1.000 .8262E+05 .1878E-01

8 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.230

4108. 96.91 .3215 586.0 999.0 695.6 601.1

.8600 .9270 64.55 3.762 .8725 8797. .2556

.7839 .7839 42.39 2.674 .8768 5816. .9598E-01

10.01 .8543 42.39 2.626 .9062 1.827 .8826

1321. 6.196 6.196 1.870 .8765 .1308E+05 695.6

.2217 .0000 .1198 1.294 1.000 .6380E+05 .2070E-01

Результаты расчета дроссельной характеристики в виде графических зависимостей основных параметров двигателя от частоты вращения ротора приведены на рисунках 7.1-7.6 соответственно.

Рисунок 7.1 - Характеристика КНД

Рисунок 7.2 - Характеристика КВД

Рисунок 7.3 - Зависимость мощности и удельного расхода топлива от приведенных оборотов вращения ротора ВД

Рисунок 7.4 - Зависимость е и зкs от приведенных оборотов вращения ротора ВД

Рисунок 7.5 - Зависимость Т*г и кс от приведенных оборотов вращения ротора ВД

Рисунок 7.6 - Зависимость иот приведенных оборотов вращения ротора ВД

Газогенератор ТВаД со свободной турбиной имеет один регулирующий фактор Gт, следовательно, перейти с максимального режима на пониженные режимы можно за счет уменьшения расхода топлива.

На рисунке 7.3 представлены зависимости удельного расхода и мощности от приведенных оборотов вращения ротора ВД. Анализируя графики, делаем следующие выводы, что с уменьшением приведенных оборотов эффективный КПД падает. Следовательно, удельный расход топлива Се растет.

Уменьшение расхода топлива приводит к снижению температуры газа (рисунок 7.5). Уменьшение работы турбины при снижении приведенных оборотов будет идти только вследствие уменьшения температуры газа, так как степень понижения давления в турбине постоянна (при Fpc=const).

На рисунке 7.6 видно, что запасы КВД при дросселировании резко возрастают. Рабочая точка на характеристике КВД уходит от ГУР. Запасы устойчивой работы КНД при дросселировании снижаются и ЛРР подходит к ГУР.

7.3 Исследование климатической характеристики двигателя

Известно, что окружающие условия (температура Тн и давление рн) оказывают существенное влияние на параметры рабочего процесса, режим работы и основные показатели газотурбинного двигателя. На практике чтобы учесть влияние этих факторов снимают для двигателя так называемые климатические характеристики.

Климатическими характеристиками называют зависимости мощности Ne и удельного расхода топлива Се от температуры атмосферного воздуха Тн (или tн) на заданном режиме при принятой программе регулирования при работе двигателя на постоянном режиме и при Н=const, Vп=const [5, 6].

Исследование климатической характеристики будем проводить в диапазоне температур окружающей среды от -50оС до +50оС. Данный диапазон температур охватывает все возможные области эксплуатации нашего двигателя. Составляем три блока изменения поля температур: в первом блоке температура возрастает в интервале [15оч50о] С, а во втором и третьем снижается от 15оС до -50оС.

Закон регулирования двигателем выбираем Тг*=const [7]. Данный закон регулирования позволяет развивать максимальную мощность. Была предпринята попытка, реализовать закон регулирования Ne=const, что в первую очередь было обусловлено требованиями потребителя, а именно необходимостью поддержания постоянной мощности генератора переменного тока. Физически на двигателе это реализуется путём изменения угла установки ручки управления двигателем (РУД), то есть регулируется количество топлива подаваемого в камеру сгорания.

Исходные данные и результаты расчета климатической характеристики приведены в таблицах 7.3, 7.4.

Таблица7.3 - Исходные данные для расчета климатической характеристики

0 1 10 7 7

130 130 130 130 130 130 630 630 630 630

130 130 630 630 630 230

70.81 .0000 .0000 19.60 .8405 .8751

1357. 1263.00 80.0 .380 1.000 1.000

.9070 .6504 1.0000 .8853 .5427 1.0000 .9150 .3123 4.0000

0.9700 1.0000 .9510 .9900 .9900 .9850 1.0000 1.0000 1.0000 .9800

1.0000 0.995

.0477 .0000 .0300 .0000 .0000 .0000 .0000

9942.3 7534.4 3000.

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

0.00 8.00 16.00 24.00 35.00 0.00 -15.00 -30.00 -47.00 -65.00

0.00 -15.00 -30.00 -47.00 -65.00 0.00

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

.0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477

.0477 .0477 .0477 .0477 .0477 .0477

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300

.0300 .0300 .0300 .0300 .0300 .0300

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

1.0800 1.0500 1.0200 .9900 .9600 .9400 .9200 .7500 .7000 .6500

1.0300 1.0200 1.0100 1.0000 .9900 .9800 .9700 .9600 .9500 .9400

0.7633 0.6312 .8175 .9156 3.223 2.540

2.100 3.650 3.650 11.2e04 20.3e01

17.20 .505E08 36.18 23.13 40.00

1460. .0900 6.000 .4000 0.000

.0620 1.8000 .0500 .0246 .0025 .1450 .0730 .9000 .2000 .6000

.0250 .0200 .0100

10 10 1 9 8

6.4900 6.4000 6.2100 5.7900 5.5000 5.2000 4.9000 4.6500 4.4500 4.2500

6.0700 6.0000 5.8600 5.6400 5.3100 5.1000 4.8000 4.5200 4.2000 3.9000

5.6551 5.6328 5.5722 5.4653 5.2923 5.0832 4.7000 4.2300 3.9000 3.6000

5.0903 5.0719 5.0208 4.9191 4.7958 4.6459 4.4677 4.2001 3.8000 3.3000

4.5703 4.5492 4.4983 4.4264 4.3316 4.1964 4.0405 3.8275 3.5000 3.0000

4.4004 4.3765 4.3311 4.2500 4.1407 4.0019 3.8300 3.6266 3.2100 2.8000

3.9500 3.9376 3.9046 3.8443 3.7553 3.6354 3.4706 3.2525 2.8317 2.5000

3.3336 3.3213 3.2940 3.2500 3.1906 3.1072 2.9855 2.8235 2.5405 2.3000

2.8810 2.8641 2.8376 2.8070 2.7642 2.7042 2.6332 2.5380 2.4140 2.1700

2.3971 2.3789 2.3568 2.3241 2.2842 2.2413 2.1859 2.1143 2.0303 1.8985

1.0300 1.0400 1.0500 1.0600 1.0610 1.0615 1.0620 1.0620 1.0620 1.0620

.9600 .9700 .9800 .9900 1.0000 1.0030 1.0040 1.0060 1.0060 1.0060

.9000 .9100 .9200 .9300 .9400 .9500 .9600 .9650 .9650 .9650

.8400 .8500 .8600 .8700 .8800 .8900 .9000 .9100 .9130 .9150

.7800 .7900 .8000 .8100 .8200 .8300 .8400 .8500 .8530 .8550

.7400 .7500 .7600 .7700 .7800 .7900 .8000 .8100 .8200 .8220

.6700 .6800 .6900 .7000 .7100 .7200 .7300 .7400 .7500 .7550

.5800 .5900 .6000 .6100 .6200 .6300 .6400 .6500 .6600 .6650

.5100 .5200 .5300 .5400 .5500 .5600 .5700 .5800 .5900 .6000

.4300 .4400 .4500 .4600 .4700 .4800 .4900 .5000 .5100 .5200

.8575 .8656 .8676 .8636 .8600 .8540 .8470 .8393 .8320 .8230

.8615 .8686 .8737 .8777 .8777 .8780 .8760 .8747 .8680 .8600

.8570 .8625 .8691 .8749 .8804 .8838 .8840 .8799 .8700 .8610

.8679 .8720 .8766 .8811 .8845 .8856 .8835 .8767 .8590 .8240

.8689 .8754 .8805 .8834 .8844 .8813 .8742 .8597 .8280 .7650

.8667 .8723 .8764 .8794 .8794 .8779 .8701 .8556 .8022 .7070

.8689 .8741 .8786 .8821 .8840 .8822 .8746 .8573 .7911 .7000

.8681 .8747 .8802 .8842 .8858 .8846 .8781 .8634 .8142 .7400

.8687 .8785 .8852 .8891 .8910 .8904 .8862 .8768 .8586 .7918

.8730 .8812 .8876 .8941 .8955 .8933 .8882 .8776 .8576 .8242

4.4677 .9000 .8835

1.0833 1.0537 1.0296 1.0000 .9667 .9444 .9074 .8574 .8167 .7630

5 10 1 5 8

5.4611 5.3167 5.1500 5.0300 4.8000 4.5083 4.4000 4.1250 3.9000 3.6000

4.9295 4.8919 4.8184 4.6809 4.4636 4.2574 4.0063 3.8000 3.6000 3.3500

4.2884 4.2736 4.1943 4.1112 3.9867 3.8128 3.6473 3.4967 3.3000 3.0500

3.7500 3.7410 3.6821 3.5539 3.4528 3.3592 3.2461 3.1000 2.9250 2.7000

3.4939 3.4528 3.3760 3.3274 3.2625 3.1961 3.1064 3.0000 2.8250 2.6000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.2800 .2825 .2840 .2850 .2868 .2875 .2878 .2880 .2880 .2880

.2500 .2550 .2575 .2600 .2625 .2650 .2675 .2680 .2687 .2690

.2250 .2300 .2350 .2375 .2400 .2425 .2450 .2475 .2488 .2495

.2060 .2100 .2150 .2200 .2225 .2250 .2275 .2300 .2320 .2330

.1950 .2000 .2050 .2075 .2100 .2125 .2150 .2170 .2200 .2220

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.8350 .8420 .8450 .8460 .8440 .8400 .8340 .8220 .8080 .7880

.8390 .8510 .8560 .8600 .8630 .8590 .8495 .8350 .8220 .8020

.8430 .8550 .8645 .8665 .8690 .8670 .8610 .8510 .8360 .8100

.8440 .8490 .8600 .8660 .8660 .8640 .8575 .8400 .8160 .7720

.8460 .8515 .8570 .8595 .8610 .8620 .8585 .8500 .8240 .7600

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

4.0063 .2675 .8495

1.0517 1.0000 .9498 .9069 .8715 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

Таблица 7.4 - Результаты расчета климатической характеристики

ММ ГТД-2-1 Дата 30. 9.10

NT= 1 1 NR= 3 5 15 2 NK= 1 0 NQ= 0 NMK= 1 IDT= 1 NL= 10

DH1= 70.8 .00 .00 19.60 .840 .875 1357. 1263. 80.0 .380 1.000 1.000

DH2= .907 .650 1.000 .885 .543 1.000 .915 .312 4.000

BH= .970 1.000 .951 .990 .990 .985 1.000 1.000 1.000 .980 1.000 .995

DGT= .048 .000 .030 .000 .000 .000 WP= 9942.3 7534.4 3000.0

ALO=17.200 HU= .5050E+08 DTAY= .400 SM= .000 GDBY= .000

IRH= 36.18 IRB= 23.13 IRC= 40.00 TGM=1460.0 DKUM= .090 AKSM= 6.00

N NP R1 R2 R3 RWC RGOT RGPR RGO1 RGO2 RGO3 DDT

1 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

2 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 8.0

3 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 16.0

4 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 24.0

5 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 35.0

6 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

7 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -15.0

8 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -30.0

9 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -47.0

10 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -65.0

11 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 .0

12 130 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -15.0

13 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -30.0

14 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -47.0

15 630 1.000 1.000 1.000 1.000 .048 .000 .030 .000 .000 -65.0

H= .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0

.0 .0 .0

MH= .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000

.000 .000 .000

* * *

СХЕМА ПЕЧАТИ: NE NEY CE TK ТГ ТГП TT

ПВ ППB GПB PIB NKB MKB DKYB

ПН ППН GПН PIH NKH MKH DKYH

PIKS NKS GB PITB NTB PITH NTH

GT AKC AKS PITC NТC MKC TTK

КПД GT1 LC FC ПТС PE CYE

1 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.130

.1730E+05 244.2 .2101 722.2 1357. 941.1 717.3

1.000 .9999 70.80 4.487 .8590 .1936E+05 .2170

1.000 1.000 70.83 4.391 .8750 .1575E+05 .2302

19.61 .8405 70.83 2.617 .9061 2.038 .8843

3635. 3.762 3.762 3.272 .9132 .5507E+05 941.1

.3393 3635. .1663 1.716 1.000 .2650E+06 .1371E-01

2 H= .0 MH= .000 TB=296.15 PB= 98285.3 NP.130

.1600E+05 236.7 .2143 729.8 1357. 941.4 724.5

1.000 .9916 70.19 4.410 .8615 .1847E+05 .2239

.9939 .9804 68.51 4.262 .8788 .1500E+05 .2131

18.70 .8445 67.58 2.617 .9061 2.037 .8829

3428. 3.805 3.805 3.124 .9156 .5092E+05 941.4

.3326 .0000 .1607 1.703 1.000 .2451E+06 .1399E-01

3 H= .0 MH= .000 TB=304.15 PB= 98285.3 NP.130

.1477E+05 229.2 .2188 737.4 1357. 941.8 731.7

1.001 .9839 69.58 4.336 .8637 .1761E+05 .2301

.9883 .9620 66.21 4.134 .8816 .1427E+05 .1965

17.83 .8478 64.45 2.617 .9062 2.036 .8817

3232. 3.849 3.849 2.987 .9177 .4702E+05 941.8

.3258 .0000 .1499 1.750 1.000 .2261E+06 .1429E-01

4 H= .0 MH= .000 TB=312.15 PB= 98285.3 NP.130

.1359E+05 221.5 .2239 744.6 1357. 942.6 739.5

1.001 .9769 69.00 4.267 .8654 .1677E+05 .2357

.9823 .9438 63.88 4.000 .8838 .1352E+05 .1808

16.98 .8503 61.37 2.617 .9063 2.030 .8807

3044. 3.892 3.892 2.856 .9193 .4327E+05 942.6

.3183 .0000 .1430 1.757 1.000 .2081E+06 .1463E-01

5 H= .0 MH= .000 TB=323.15 PB= 98285.3 NP.130

.1207E+05 210.8 .2319 753.8 1357. 944.2 750.8

1.002 .9682 68.27 4.180 .8674 .1564E+05 .2424

.9733 .9191 60.65 3.809 .8856 .1249E+05 .1613

15.84 .8529 57.27 2.617 .9064 2.016 .8797

2800. 3.948 3.948 2.687 .9206 .3843E+05 944.2

.3074 .0000 .1342 1.760 1.000 .1848E+06 .1515E-01

6 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.130

.1730E+05 244.2 .2101 722.2 1357. 941.1 717.3

1.000 .9999 70.80 4.487 .8590 .1936E+05 .2170

1.000 1.000 70.83 4.391 .8750 .1575E+05 .2302

19.61 .8405 70.83 2.617 .9061 2.038 .8843

3635. 3.762 3.762 3.272 .9132 .5507E+05 941.1

.3393 .0000 .1663 1.716 1.000 .2650E+06 .1371E-01

7 H= .0 MH= .000 TB=273.15 PB= 98285.3 NP.630

.1730E+05 235.4 .2077 688.3 1300. 898.7 680.9

.9782 1.003 71.02 4.515 .8580 .1923E+05 .2146

.9802 1.007 71.56 4.429 .8737 .1563E+05 .2363

19.90 .8390 73.50 2.619 .9059 2.039 .8846

3593. 3.949 3.949 3.311 .9156 .5507E+05 898.7

.3433 .0000 .1717 1.678 1.000 .2653E+06 .1354E-01

8 H= .0 MH= .000 TB=258.15 PB= 98285.3 NP.630

.1730E+05 226.4 .2050 654.3 1242. 855.9 644.4

.9555 1.006 71.26 4.544 .8569 .1908E+05 .2121

.9592 1.013 72.33 4.469 .8722 .1549E+05 .2428

20.21 .8374 76.41 2.622 .9056 2.041 .8848

3547. 4.159 4.159 3.357 .9176 .5507E+05 855.9

.3477 .0000 .1715 1.696 1.000 .2653E+06 .1337E-01

9 H= .0 MH= .000 TB=241.15 PB= 98285.3 NP.630

.1730E+05 216.0 .2023 615.6 1176. 807.3 603.2

.9290 1.010 71.55 4.581 .8555 .1891E+05 .2089

.9346 1.022 73.28 4.519 .8703 .1534E+05 .2508

20.60 .8353 80.10 2.625 .9052 2.042 .8851

3499. 4.419 4.419 3.413 .9198 .5507E+05 807.3

.3524 .0000 .1753 1.680 1.000 .2655E+06 .1318E-01

10 H= .0 MH= .000 TB=223.15 PB= 98285.3 NP.630

.1730E+05 204.7 .1992 574.5 1106. 755.3 559.5

.8998 1.014 71.89 4.624 .8539 .1873E+05 .2050

.9075 1.031 74.38 4.577 .8679 .1518E+05 .2601

21.06 .8327 84.52 2.628 .9048 2.045 .8854

3446. 4.735 4.735 3.479 .9220 .5507E+05 755.3

.3579 .0000 .1773 1.685 1.000 .2657E+06 .1297E-01

11 H= .0 MH= .000 TB=288.15 PB= 98285.3 NP.130

.1730E+05 244.2 .2101 722.2 1357. 941.1 717.3

1.000 .9999 70.80 4.487 .8590 .1936E+05 .2170

1.000 1.000 70.83 4.391 .8750 .1575E+05 .2302

19.61 .8405 70.83 2.617 .9061 2.038 .8843

3635. 3.762 3.762 3.272 .9132 .5507E+05 941.1

.3393 .0000 .1663 1.716 1.000 .2650E+06 .1371E-01

12 H= .0 MH= .000 TB=273.15 PB= 98285.3 NP.130

.1994E+05 257.6 .2035 707.7 1357. 940.5 704.7

.9991 1.015 71.95 4.637 .8535 .2116E+05 .2031

1.013 1.040 75.35 4.645 .8656 .1726E+05 .2638

21.43 .8310 77.39 2.618 .9059 2.038 .8864

4057. 3.683 3.683 3.563 .9081 .6346E+05 940.5

.3504 .0000 .1832 1.687 1.000 .3057E+06 .1327E-01

13 H= .0 MH= .000 TB=258.15 PB= 98285.3 NP.630

.1994E+05 247.8 .2010 673.0 1297. 896.3 667.1

.9760 1.019 72.19 4.667 .8523 .2101E+05 .2005

.9911 1.047 76.15 4.687 .8636 .1712E+05 .2705

21.77 .8290 80.45 2.620 .9055 2.039 .8866

4008. 3.875 3.875 3.608 .9110 .6346E+05 896.3

.3546 .0000 .1882 1.657 1.000 .3059E+06 .1310E-01

14 H= .0 MH= .000 TB=241.15 PB= 98285.3 NP.630

.1994E+05 236.5 .1981 633.4 1229. 845.8 624.5

.9489 1.022 72.48 4.705 .8508 .2082E+05 .1971

.9659 1.056 77.12 4.738 .8611 .1695E+05 .2786

22.18 .8265 84.30 2.623 .9051 2.041 .8869

3950. 4.120 4.120 3.668 .9139 .6346E+05 845.8

.3598 .0000 .1900 1.661 1.000 .3061E+06 .1291E-01

15 H= .0 MH= .000 TB=223.15 PB= 98285.3 NP.630

.1994E+05 224.2 .1951 591.4 1156. 792.0 579.5

.9191 1.027 72.82 4.749 .8490 .2062E+05 .1931

.9383 1.066 78.25 4.798 .8578 .1677E+05 .2880

22.67 .8233 88.92 2.626 .9046 2.043 .8872

3890. 4.413 4.413 3.738 .9169 .6346E+05 792.0

.3654 .0000 .1934 1.655 1.000 .3063E+06 .1270E-01

Результаты расчета представлены в виде графических зависимостей основных параметров двигателя от температуры на входе в него на рисунках 7.7-7.13 соответственно.

Рисунок 7.7 - Характеристика КНД

Рисунок 7.8 - Характеристика КВД

Рисунок 7.9 - Зависимость мощности и удельного расхода топлива от температуры на входе

Рисунок 7.10 - Зависимость удельной мощности и температуры газа от температуры на входе

Рисунок 7.11 - Зависимость запаса устойчивости КНД и крутящего момента ротора НД от температуры на входе

Рисунок 7.12 - Зависимость запаса устойчивости КВД и крутящего момента ротора ВД от температуры на входе

Рисунок 7.13 - Зависимость еффективного КПД и расхода воздухаот температуры на входе

На рисунках 7.7 и 7.8 представлены характеристики компрессоров НД и ВД. При увеличении температуры на входе рабочая точка смещается влево по линии рабочих режимов (ЛРР). Это обусловлено уменьшением плотности воздуха на входе в двигатель с ростом температуры Тн*. При этом работа турбины компрессора и, следовательно, работа компрессора остаются неизменными, так как теплоперепад срабатываемый на ТК постоянен, (Тг*/Ттк*=const), а (q(л)тк?1,0) всё это приводит к снижению степени повышения полного давления и снижению расхода воздуха. При снижении Тн* рабочая точка смещается вправо по ЛРР. При этом увеличивается плотность воздуха на входе в двигатель, что приводит к росту рк* и увеличению расхода воздуха. При этом относительная частота вращения ротора турбокомпрессора низкого давления достигает величины ~1,031, что вполне допустимо с точки зрения прочности вала.

Остановимся более подробно на рисунке 7.9. Здесь представлена зависимость мощности от температуры на входе. Как уже отмечалось выше, при росте Тн* наблюдается снижение мощности от расчетного значения на 30,2 % , это объясняется тем, что мощность определяется как произведение работы на расход, а так как расход снижается, то и мощность падает, что является неприемлемым согласно техническому заданию потребителя. При снижении Тн* нам необходимо из условия потребителя поддерживать значение мощности на заданном уровне или определённой величины. В третьем блоке осуществлен выход двигателя на максимальную мощность, которая определяется по формуле:

Ne max= Ne p+ Ne p(0,1…0,2).

В нашем случае разница между значениями расчетной мощности и максимальной составляет ~15,3 %, что удовлетворяет заданному условию, а также отвечает требованиям потребителя.

Также большой интерес представляет зависимость крутящего момента от температуры на входе в двигатель, которая представлена на рисунках 7.11, 7.12. При выходе на режим максимальной мощности с расчетного и снижении Тн* происходит увеличение крутящего момента ротора высокого давления на 9,3%;и на 9,6% - ротора низкого давления. При дальнейшем снижении Тн*, как видно из графика, наблюдается уменьшение крутящего момента. При увеличении Тн* наблюдается уменьшение крутящего момента ротора высокого давления от расчетного значения на19,2 % и ротора низкого на 20,7 %.

В результате проделанной работы следует отметить, что с увеличением Тн* при законе регулирования Тг* = const мощность на выходном валу турбовального двигателя уменьшается, и характеристики двигателя, а именно Ne=f(Тн) в летних условиях значительно ухудшаются. Поэтому в целях получения приемлемых характеристик двигатель проектируют таким образом, чтобы максимальная мощность обеспечивалась при повышенной температуре Тн.огр*. А при Тн*< Тн.огр* (в зоне ограничения мощности) закон изменения расхода топлива выбирают из условия Ne= Ne мах. В зимних условиях, следовательно, мощность ограничивается, путем снижения температуры газа перед турбиной и всех остальных параметров двигателя.

Двигатель продемонстрировал удовлетворительные эксплуатационные свойства во всём заданном диапазоне температур Тн*. Запасы газодинамической устойчивости на всех режимах работы не опускались ниже 16 % , что является приемлемым. Экономичность двигателя возрастает в области низких температур за счёт уменьшения удельного расхода топлива на 7,1 % , что соответствует режиму работы двигателя на участке 1-3, на данном режиме работы поддерживается мощность на выходном валу двигателя постоянной. При уходе в область высоких температур на входе в двигатель наблюдается снижение экономичности, за счёт возрастания удельного расхода топлива. Отсюда видно, что двигатель более экономичен при работе в области отрицательных температур соответствующих -40о..-50о С.

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВХОДНОГО УСТРОЙСТВА

Входные устройства ГТУ предназначены для подачи циклового рабочего тела к компрессору ГТД, с минимальными искажениями полей скоростей и давлений, а так же с минимальными потерями полного давления на входе в компрессор.

Целью данного расчета является определение геометрических размеров и основных параметров, характеризующих работу входного устройства. Расчёт будем вести с учётом рекомендаций методического пособия[8].

Расчётная схема представлена на рисунке 8.1,

где: Dn - диаметр патрубка;

DK - диаметр коллектора;

Fk - площадь образующего цилиндра на входе с высотой hK;

Do - наружный диаметр проточной части компрессора;

B - ширина патрубка;

ho - высота проточной части компрессора;

hK - осевое расстояние от торцевой стенки патрубка до коллектора;

d - втулочный диаметр;

h - осевая протяженность патрубка;

L - осевая протяженность входного устройства.

Рисунок 8.1 - Расчетная схема входного устройства

К входному устройству предъявляются такие требования как:

-подвод воздуха должен осуществляться с минимальными гидравлическими сопротивлениями;

- так как во входных устройствах часто располагают передний подшипник, то корпус должен быть достаточно жесткий, чтобы не деформироваться под действием статических и динамических нагрузок на подшипник.

8.1 Расчет входного устройства

Для расчета входного устройства воспользуемся следующими соотношениями:

- удлинение входного устройства;

- радиус скругления входной кромки;

- степень поджатия патрубка ();

- степень поджатия коллектора ();

- относительный диаметр патрубка;

Минимальное значение потерь обеспечивается при отношении:

(примем 1,5);

(примем 1,5);

(принимаем - 2);

(примем 4).

8.2 Проведение расчета

Исходные величины берём из газодинамического расчёта компрессора:

Do= 0,8365 м.

d= 0,3990 м.

ho= 0,2188 м.

Определяем осевое расстояние от торцевой стенки патрубка до коллектора

м.

Площадь в сечении -(0-0) равна м2.

Площади FК и FВХ:

FК= FВХ =4F0=4*0,4245=1,698 мІ.

Диаметр коллектора определим по формуле:

м.

Диаметр патрубка:

DП = 1,5*DК = 1,5*1,2351 = 1,8527 м.

Примем В= DП тогда:

м.

Длинна патрубка:

м.

Радиус скругления лемнискаты:

R=0,25*Do=0,25*0,8365=0,2091м.

Схема входного устройства, на основании проведённого расчёта приведёна на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2 - Чертеж входного устройства

Полученное входное устройство обеспечивает подачу рабочего тела к компрессору с минимальными искажениями полей скоростей и давлений и минимальными потерями полного давления на входе в компрессор. Степень диффузорности сечения от входного сечения до сечения на входе в компрессор выбрано оптимально, так чтобы обеспечить минимум потерь в патрубке; из тех же соображений рассчитывался и его диаметр.

На этом этапе были заложены параметры, отвечающие геометрическим соотношениям, обеспечивающим равномерность параметров на входе в компрессор и минимальные гидравлические потери.

9 РАСЧЕТ ОСЕРАДИАЛЬНОГО ВЫХОДНОГО УСТРОЙСТВА С РАДИАЛЬНЫМ ПОДЖАТИЕМ ПОТОКА

Согласно основным требованиям, предъявляемым к выходным патрубкам газотурбинных установок, патрубки должны:

- обеспечивать отвод рабочего тела из турбомашины в заданном направлении с минимальными аэродинамическими потерями;

- обеспечивать равномерное поле давлений за последней ступенью турбины;

- иметь равномерное поле скоростей на выходе из реактивного насадка;

- обеспечивать стационарный устойчивый характер течения на всех режимах работы;

- обладать высокой жесткостью;

- иметь приемлемые конструктивные габариты.

Целью данного расчета является определение геометрических размеров и основных параметров, характеризующих работу выходного устройства.

Диффузор - это аэродинамическое устройство, предназначенное для преобразования кинетической энергии потока в потенциальную, с возможно большей эффективностью. Осерадиальный диффузор с промежуточным поджатием потока имеет преимущества связанные с конфузорным характером течения при повороте потока и двумя отдельными участками диффузорного типа. А так же технологические преимущества за счёт реализации обводов диффузора прямыми линиями и дугами окружности.

Под оптимальным профилированием осерадиального диффузора условимся понимать процесс определения формы его обводов, обеспечивающих при заданных габаритах и оптимальной степени расширения максимальную восстановительную способность.

Расчетная схема диффузора представлена на рисунке 9.1

Рисунок 9.1 - Расчетная схема осерадиального диффузора 9.1 Исходные данные

dH=1,175 - входной диаметр обтекателя, м;

DH=1,525 - входной диаметр обечайки, м;

- удлинение диффузора;

- радиальность, выбираем из диапазона 1,5..2,85.

Получаем данные для расчета размеров выходного патрубка:

- втулочные отношения диаметров на входе:

- выходной диаметр диффузора:

- степень расширения диффузора:

Для диффузоров с промежуточным поджатием оптимальные значения входных углов наклона образующих обтекателя и обечайки составляют соответственно

Примем

9.2 Расчет осерадиального диффузора

Расчет осерадиального диффузора выполняем на ЭВМ с использованием программы DIFFUZOR.exe.

Программа DIFFUZOR.exe позволяет выполнять расчет по предварительно заданным габаритным размерам диффузора. При этом его проточная часть профилируется с оптимальной степенью конфузорноси на поворотном участке. Кроме того, для диффузора с заданной геометрией программа позволяет определить закон изменения текущей степени расширения по длине его проточной части.

Массив исходных данных и результатов расчета размещен в файле DIFFUZOR.rez и представлен на рисунке 9.1.

Таблица 9.1- Массив исходных данных и результатов расчета

ДАТА: 6 11 10 S= 1.000 Q= 1.035

D1= 1.17500 D2= 1.52500 L= 1.83000 DK= 2.44000 NP= 3.270

ALFA1= 2.00 R1= .20401 XC1= 1.62599 RC1= .84842 LK= .31661

ALFA2= 9.00 R2= .25501 XC2= 1.25837 RC2= 1.22000 FN= .74220

I NS XS RS LS

0 1.00171 .01378 .08745 .00000

1 1.06340 .08641 .09188 .07296

2 1.12614 .15904 .09632 .14592

3 1.18993 .23166 .10076 .21889

4 1.25477 .30429 .10520 .29185

5 1.32065 .37692 .10963 .36481

6 1.38759 .44955 .11407 .43777

7 1.45558 .52217 .11851 .51073

8 1.52461 .59480 .12295 .58369

9 1.59469 .66743 .12738 .65666

10 1.66582 .74006 .13182 .72962

11 1.73800 .81268 .13626 .80258

12 1.81123 .88531 .14070 .87554

13 1.88551 .95794 .14514 .94850

14 1.96084 1.03057 .14957 1.02146

15 2.03721 1.10319 .15401 1.09443

16 2.11464 1.17582 .15845 1.16739

17 2.19311 1.24845 .16289 1.24035

18 2.27263 1.32108 .16732 1.31331

19 2.47532 1.44058 .18323 1.43449

20 2.92182 1.56895 .21922 1.56910

21 3.24423 1.63611 .19389 1.70282

22 3.14480 1.66270 .16730 1.82966

23 3.27000 1.67169 .15831 1.94871

NPV= 1.032 NS1= 3.244 NS2= 3.145

коэффициент полных потерь= .451

На основании полученных данных построим график изменения степени расширения вдоль средней линии и расчетную схему. График и схема представлены на рисунках 9.2 и 9.3.

Рисунок 9.2 - Изменение степени расширения потока вдоль средней линии осерадиального диффузора

В данном разделе курсового проекта мы спроектировали выходной патрубок приводного ГТД - осерадиальный диффузор.

Полученное выходное устройство удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к осерадиальным диффузорам: обеспечены оптимальные размеры, а также обеспечиваются минимальные потери и необходимое направление отвода рабочего тела.

М 1:20

ВЫВОДЫ

В результате термогазодинамического расчета двигателя получили следующие параметры: удельная мощность Nеуд= 244.3 кВт?с/кг, удельный расход топлива Се= 0.208 кг/кВт?ч. Определили давление и температуру заторможенного потока в характерных сечениях. В качестве расчетных примем расчеты на ЭВМ. Полученные значения основных удельных параметров проектируемого двигателя на ЭВМ соответствуют уровню значений параметров современных двигателей.

В разделе 2 сформирован облик двигателя.

Компрессор низкого давления состоит из девяти ступеней, малонагруженный (zc =0,1758), имеет значение =0,8760.

Компрессор высокого давления состоит из десяти ступеней, средненагруженный (zc =0,2211), имеет значение =0,8644.

Относительный диаметр втулки на выходе из последней ступени КВД к = 0,9149, что не превышает допустимого к доп =0,92.

Турбина высокого давления, одноступенчатая, высоконагруженная (Mz=1,631), имеет значение =0,9070, обеспечивается условие (h/D)г=0,0673>0,065.

Турбина низкого давления, одноступенчатая, средненагруженная (Mz=1,436), имеет значение =0,8853.

Силовая турбина, четырехступенчатая, средненагруженная (Mz=1,4), имеет значение =0,9150, обеспечивается условие (h/D)т=0,1292<0,25.

Страница:


Подобные документы

  • Расчет и профилирование проточной части компрессора воздушно-реактивного двигателя

    Расчет параметров потока и построение решеток профилей ступени компрессора и турбины. Профилирование камеры сгорания, реактивного сопла проектируемого двигателя и решеток профилей рабочего колеса турбины высокого давления. Построение профилей лопаток.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 27.02.2012

  • Расчет и профилирование проточной части винтовентиляторного двигателя

    Профилирование лопатки первой ступени турбины высокого давления. Расчет и построение решеток профилей дозвукового осевого компрессора. Профилирование решеток профилей рабочего колеса по радиусу. Расчет и построение решеток профилей РК турбины на ПЭВМ.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.02.2012

  • Приводной газотурбинный двигатель для передвижной электростанции

    Термогазодинамический расчет параметров компрессора и турбины. Профилирование рабочей лопатки первой ступени осевого компрессора. Расчет густоты решеток профилей и уточнение числа лопаток в венце. Выбор углов атаки лопаточного венца на номинальном режиме.

    курсовая работа [4,9 M], добавлен 14.03.2012

  • Расчет турбины турбореактивного двухконтурного двигателя на базе АЛ–31Ф

    Термогазодинамический расчет двигателя, выбор и обоснование параметров. Согласование параметров компрессора и турбины. Газодинамический расчет турбины и профилирование лопаток РК первой ступени турбины на ЭВМ. Расчет замка лопатки турбины на прочность.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 12.03.2012

  • Газотурбинный двигатель для привода электрогенератора на базе ДО-49

    Профилирование ступени компрессора приводного газотурбинного двигателя. Построение решеток профилей дозвукового осевого компресора и турбины. Расчет треугольников скоростей на трех радиусах. Эскиз камеры сгорания. Профилирование проточной части диффузора.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 22.02.2012

  • Винтовентиляторный двигатель

    Выбор и обоснование параметров двигателя, его термогазодинамический расчет. Термогазодинамический расчёт двигателя на ЭВМ. Согласование параметров компрессора и турбины. Профилирование ступени компрессора, газодинамический расчет турбины на ЭВМ.

    курсовая работа [4,2 M], добавлен 22.09.2010

  • Проектировочный расчет газотурбинного двигателя мощностью 10,5 МВт

    Проект двигателя для привода газоперекачивающего агрегата. Расчет термодинамических параметров двигателя и осевого компрессора. Согласование параметров компрессора и турбины, профилирование компрессорной ступени. Газодинамический расчет турбины на ЭВМ.

    курсовая работа [429,8 K], добавлен 30.06.2012

  • Турбовальный двигатель для транспортного вертолета с мощностью 8800 кВт

    Термогазодинамический расчет двигателя. Согласование работы компрессора и турбины. Газодинамический расчет осевой турбины на ЭВМ. Профилирование рабочих лопаток турбины высокого давления. Описание конструкции двигателя, расчет на прочность диска турбины.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 22.01.2012

  • Формирование облика двигателя на базе газогенератора Д-436

    Выбор и обоснование параметров газотурбинного двигателя. Термогазодинамический расчет и обоснование параметров. Выбор степени двухконтурности, температуры газа перед турбиной. Согласование параметров компрессора и турбины. Формирование облика двигателя.

    курсовая работа [2,5 M], добавлен 13.02.2012

  • Расчет и профилирование решеток профилей ступеней компрессора и турбины

    Расчет параметров потока и построение решеток профилей для компрессора и турбины. Профилирование рабочей лопатки компрессора, газодинамический и кинематические параметры профилируемой ступени на среднем радиусе. Кинематические параметры ступени турбины.

    практическая работа [2,1 M], добавлен 01.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены