Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Аэрокосмический факультет

Кафедра "Ракетно-космическая техника и энергетические установки"

Курсовая работа

РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

Выполнил: студент гр. ЭМСз-09

Дворников С. Ю.

Проверил: ст. преподаватель каф. РКТ и ЭУ

Петрова Е. Н.

Пермь, 2010

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет газотурбинного двигателя

Заключение

Список литературы

Приложение 1.

ВВЕДЕНИЕ

Газотурбинный двигатель (ГТД) -- один из видов теплового двигателя, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

Превращение теплоты в работу осуществляется в нескольких агрегатах ГТД (рис.1)

Рис. 1. Схема газотурбинного двигателя:

ТН - топливный насос; КС - камера сгорания; К - компрессор; Т - турбина; ЭГ - электрогенератор.

Сначала воздушный компрессор сжимает атмосферный воздух, повышая его давление, и непрерывно подает его в камеру сгорания. Туда же топливным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Затем образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее через сопловой аппарат с повышенной температурой и почти тем же давлением, что и на выходе из компрессора. Следовательно, горение топлива происходит при постоянном давлении.

В газовой турбине продукты сгорания адиабатно расширяются, в результате чего их температура снижается, а давление уменьшается до атмосферного.

Рис. 2. Цикл газотурбинного двигателя.

Заменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2-3 на рис. 2), а охлаждение выброшенных в атмосферу продуктов сгорания - изобарным отводом теплоты (линия 1-4), получается цикл ГТД:

1-2 - сжатие рабочего тела от атмосферного давления до давления в двигателе;

2-3 - горение в камере;

3-4 - процесс адиабатного расширения рабочего тела;

4-1 - отработанные газы выбрасываются в атмосферу.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Р₁ = 0,075 МПа - давление перед компрессором.

Т₁ = 4C - температура воздуха перед компрессором.

= 4 - степень повышения давления в компрессоре .

с = 2,3 - степень предварительного расширения.

C_P = 1 кДж/(кг·К) - теплоемкость при постоянном давлении.

R = 287 Дж/(кг·К) - удельная газовая постоянная.

k = 1,4 - коэффициент адиабаты .

Схема расчета:

1. основных показателей во всех основных точках цикла;

2. количества теплоты участков цикла;

3. изменение параметров изменение внутренней энергии; изменение удельной теплоемкости; изменение удельной энтропии;

4. работа каждого процесса цикла;

5. термический КПД цикла через характеристики цикла.

РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Основные показатели во всех основных точках цикла:

Точка 1:

P1=0.075МПа

T1=4+273=277К

V1=R1·T1/P1=1.059м/куб

Точка 2:

Точка 3:

Точка 4:

P=const=P4=P1=0.075МПа

№	P,МПа	V,м3	T, К	u,	i,	S,
1	0,075	1,059	277	195,7	273	74,3
2	0,3	0,410	428,74	305,69	428,69	74,3
3	0,3	0,943	986,102	703,1	986	907,2
4	0,075	2,539	663,6	473,1	663,5	907,2

2. Количество теплоты участков

1-2:

2-3:

3-4:

4-1:

3. Изменение параметров , , для процессов.

Процесс 1-2:

Процесс 2-3:

Процесс 3-4:

Процесс 4-1:

4. Работа каждого процесса

1-2:

2-3:

3-4:

4-1:

№	l, Дж	q, кДж	Дu,	Дi,	ДS,
1-2	-108900	0	109,99	155,69	0
2-3	159962,89	557,3	397,41	557,31	832,9
3-4	231400	0	-230	-322,5	0
4-1	-110954,2	-390,5	-277,4	-390,5	-832,9

5. Термический КПД цикла через характеристики цикла.

Полученное значение КПД сравнить со значением, определенным по формуле:



Рис. 3. Расчетный цикл газотурбинного двигателя

Рис. 4. TS-диаграмма работы газотурбинного двигателя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе был произведен расчет газотурбинного двигателя с подводом при постоянном давлении. Были рассчитаны технические показатели в основных точках цикла, количество теплоты, изменение параметров, а также термический КПД через характеристики цикла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арсеньев Г.В. Энергетические установки// М.: Высшая школа. 1991. С. 336.

2. Бендерский Б.Я. Техническая термодинамика и теплопередача// Курс лекций с краткими биографиями ученых: Учебное пособие. 2007. С. 264.

3. Нихамкин М.А., Зальцман М.М. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А: Учеб. пособие. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2002.- 120 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

К курсовой работе необходимо приложить схему двигателя ПС-90А и систему охлаждения основных узлов двигателя.

Исходные данные

№	Р1, МПа	Т1, оС		(приложение 1)	(приложение 2)
1	0,08	12	6	схема двигателя ПС-90А	охлаждение КС
2	0,1	15	5,5		охлаждение турбины
3	0,07	0	6,2		охлаждение КС
4	0,075	-25	4		охлаждение турбины
5	0,09	- 4	4,5		охлаждение КС
6	0,095	- 45	5		охлаждение турбины
7	0,08	45	5,2		охлаждение КС
8	0,1	25	4,3		охлаждение турбины
9	0,07	5	4,7		охлаждение КС
10	0,075	20	6,3		охлаждение турбины
11	0,09	-20	6		охлаждение КС
12	0,095	35	5,5		охлаждение турбины
13	0,08	-35	6,2		охлаждение КС
14	0,1	-10	4		охлаждение турбины
15	0,07	- 30	4,5		охлаждение КС
16	0,075	30	5		охлаждение турбины
17	0,09	40	5,2		охлаждение КС
18	0,095	-40	4,3		охлаждение турбины
19	0,075	-15	4,7		охлаждение КС
20	0,09	0	6,3		охлаждение турбины