Конструкция двигателя ГТН-25. Расчёт рабочего процесса газотурбинные установки. Определение мощности и КПД ступеней турбины, газодинамических и геометрических параметров последней ступени. Расчет кольцевой камеры сгорания, компрессора и диффузора.
Аннотация к работе
9.2 Расчет размеров проточной части индивидуальной камеры сгорания10.2.2 Выбор и построение профилей РЛ первой ступени 10.3 Расчет охлаждения рабочей лопатки первой ступени ТВД с полупетлевой схемой охлаждения 11.1 Расчет на прочность рабочей лопатки последней ступени.В наши дни масштабы использования природного газа все больше возрастают, что приводит к постепенному снижению запасов открытых месторождений. В связи с этим необходимо внедрять на ГКС высокопроизводительные, автоматизированные блочные установки подготовки газа, повышать в оптимальных пределах единичные мощности машин при одновременном уменьшении их размеров и энергопотребления и снижении себестоимости на единицу полезного эффекта. В целях экономии газа желательно избегать утечек при транспорте, сводить к минимуму выбросы газа в окружающую среду. Для обеспечения минимальных потерь газа требуется использование высококачественного и высокоэкономичного энергооборудования, в том числе газотурбинных установок. Для привода нагнетателей природного газа чаще используют ГТУ со свободной силовой турбиной, так как выделенная турбина позволяет легко приспосабливаться к многообразию условий работы и режимов на газопроводе.Воздушный компрессор осевого типа включает в себя 12 ступеней и образован путем моделирования компрессора агрегата ГТН - 25 производства УТМЗ и отсечения от него четырех последних ступеней. Включая ВНА, Выполняются поворотными, - для облегчения выхода ГТУ на рабочие режимы и регулирования компрессора при частичных нагрузках. Необходимая жесткость обеспечивается центральной стяжкой, которая соединяет диски с ротором барабанного типа. Диски, барабан и хвостовик стянуты центральной стяжкой из высокопрочной легированной стали. Такая конструкция ротора позволяет сочетать достоинства дисковых и барабанных роторов, т.е. повышается прочность при действии ЦБС и упрощается технология изготовления ротора.Входной патрубок предназначен для формирования потока воздуха и создания наиболее возможного равномерного поля скоростей воздуха на входе в ОК. В его нижней половине размещен пусковой турбодетандер, опорно-упорный подшипник, реле осевого сдвига, валоповоротное устройство, бесконтактные датчики частоты вращения вала турбокомпрессора.Кольцевая камера сгорания расположена в корпусе турбины высокого давления и крепится к обойме ТВД, образуя с ней единый сборный узел. Огневой объем камеры сгорания ограничен на входе фронтовыми устройствами, а с боков дисковыми стенками, установленными в каркасе и прикрепленными сегментами к обойме ТВД.Ротор ТВД сборный, диски стянуты стяжными болтами. Диски выполнены без центрального отверстия сложной конфигурации. Ротор ТВД жестко (механически) связан с ротором ОК и образуют ротор газогенератора. СА I ступени имеет внутреннюю и наружную обойму, что уменьшает протечки через радиальный зазор. РЛ I ступени имеют бандажную полку, что также уменьшает протечки через радиальный зазор.Переходный патрубок - сварной из жаропрочной стали, состоит из наружной и внутренней обтекателей. ТНД - одноступенчатая турбина, ротор которой состоит из цельнокованного диска и полого хвостовика соединенных по вертикальному разъему. Также ротор имеет достаточную жесткость для передачи крутящего момента. Для уменьшения утечек охлаждающего воздуха в проточную часть ТНД ротор выполнен с уплотнительными кольцами для предотвращения протечек рабочего тела в машинный зал.Все элементы ГТУ смонтированы в одном корпусе. Вертикальными фланцами корпус компрессора соединен с одной стороны - с обоймой ПНА, а с другой стороны - посредством вставки в форме катушки, с корпусом ТВД. Корпус ТВД также имеет сварную конструкцию. К нижней и верхней части корпуса с помощью фланцев крепятся четыре воздуховода от регенратора. Вертикальными фланцами корпус ТВД соединен с корпусом среднего подшипника, который состоит из картера и наружного корпуса.На первом этапе выполнения работы производится вариантный расчет параметров рабочего процесса в характерных сечениях проточной части. Необходимо, чтобы принятый диапазон включал в себя оптимальную степень повышения давления как по полезной работе, так и по КПД ГПУ. Для определения температуры воздуха за компрессором заменим необратимый адиабатический процесс сжатия в компрессоре политропным процессом с показателем степени, приближенно определяемым по формуле: , где , а Тогда температура воздуха за компрессором будет равна: К Степень расширения газа в турбине: Заменим необратимый адиабатный процесс расширения политропным процессом. Ниже приводятся исходные данные и результаты расчета параметров ГТУ при варьировании степени повышения давления в компрессоре и температуры на входе в турбину.
План
Содержание
Введение
1. Обзор конструкции двигателя ГТН-25
1.1 Воздушный компрессор
1.2 Входной патрубок
1.3 Камера сгорания
1.4 Турбина высокого давления
1.5 Турбина низкого давления
1.6 Корпус ГТУ
2. Расчет параметров рабочего процесса ГТУ
3. Исходные данные и результаты вариантного расчета ГТУ
4. Обоснование выбора значений параметра цикла
5. Приближенный расчет компрессора
6. Газодинамический расчет турбины
6.1 Предварительный расчет турбины
6.2 Расчет турбины по среднему диаметру
6.3 Определение мощности и КПД ступеней турбины
7. Приближенный расчет диффузора
8. Определение газодинамических и геометрических параметров последней ступени
8.1 Расчет закрутки потока
8.2 Расчет и построение профилей лопаточного аппарата последней ступени