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.
Аннотация к работе
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинные двигатели имеют меньшую массу и габариты, но большой удельный расход топлива.Увеличение температуры газа перед турбиной Тг позволяет значительно увеличить удельную мощность двигателя и, следовательно, уменьшить габаритные размеры и массу двигателя. Для обеспечения надежной работы турбины при высоких значениях температуры газа (Тг>1250) необходимо применять охлаждаемые лопатки. Величина изоэнтропического КПД многоступенчатого компрессора по параметрам заторможенного потока зависит от степени повышения давления в компрессоре и КПД его ступеней , где - среднее значение КПД ступеней компрессора. Скорость истечения газа из вертолетного ГТД характеризует потерянную кинетическую энергию на выходе из двигателя, поэтому ее целесообразно было бы уменьшать. В результате расчета определяем основные удельные параметры двигателя (удельная мощность, удельный расход топлива, расход воздуха, обеспечивающий требуемую мощность), температуры и давления заторможенного потока в характерных сечениях проточной части двигателя, и основные параметры, характеризующие работу его узлов.Выбор параметров двигателя в конечном итоге оказывает влияние на эффективность летательного аппарата, для оценки которой мы использовали такие критерии как удельная мощность Nеуд и удельный расход топлива Се.В расчетах принимаются: - для воздуха к = 1,4; R = 287 Дж/(кг•К); Cp = 1005 Дж/(кг•К); Исходные данные, необходимые для согласования параметров компрессоров и турбин, полученные в ходе теплового расчета двигателя, приведены ниже в табл.1.3.1. Для получения более достоверных результатов согласование проводим на ЭВМ. Качественное выполнение этого этапа позволяет обеспечить оптимальные геометрические и газодинамические соотношения в определяющих облик двигателя расчетных сечениях, обеспечить нормальную загрузку ступеней турбины и допустимые напряжения в ее рабочих лопатках. Расчет производится с помощью программы Slgt2.exe.Dcp тнд/Dk кнд=1.057
Dcp твд/Dk квд=1.15
Ucp тнд=Uk* (Dcp тнд/Dk кнд)=360*1.057=380.52 м/с
Ucp твд=Uk* Dcp твд/Dk квд=360*1.15=414 м/с
L*кнд=0.4(L*KE)
L*кнд=0.4*434943.63=173977.452 Дж/кг
L*квд=0.6*434943.63=264940.3 Дж/кг
L*тнд= L*кнд/?м=176626.8 Дж/кг
L*твд= L*квд/?м=264940.3 Дж/кг
?ТВД= L*твд/ Ucp2 тнд=1.22
?ТНД= L*тнд/ Ucp2 тнд=1.545
Ltc=299625.5 Дж/кг
Ztc=2 Мср=1.6
Ucp тс= м/сДанные, полученные при согласовании, станут основой для проектирования основных узлов двигателя.Предварительный газодинамический расчет осевого компрессора обычно представляет собой последовательный расчет всех его ступеней на среднем радиусе.Исходные данные для газодинамического расчета компрессора на ЭВМ представлены в Таблице 1.4.1На рисунке 1.4.1 изображена полученная в результате расчетов на ЭВМ проточная часть компрессора. На рисунке 1.4.2 изображены полученные в результате расчетов на ЭВМ планы скоростей компрессора. Исходными данными для расчета компрессора являются результаты, полученные при выполнении термогазодинамического расчета двигателя и при согласовании параметров компрессора и турбины в нем . Результаты расчетов и выбранное распределение параметров по ступеням КНД приведены в таблице 1.4.4 Для уменьшения угла поворота потока в спрямляющем аппарате КНД степень кинематической реактивности ступеней принята возрастающей от входа к выходу.1.5.1 показана схема проточной части турбины. 1.5.2 показано изменение параметров по ступеням турбины 1.5.3 показаны планы скоростей ступеней турбины. Для объяснения работы программы ЭВМ проведем расчет одной ступени турбины вручную. Вывод: В результате расчета турбины на ЭВМ были получены геометрические параметры лопаточных венцов ее проточной части, изменения Р, Р, Т, Т, по среднему радиусу каждой ступени, а также работа и степень понижения давления каждой ступени.В данном курсовом проекте был разработан газотурбинный двигатель .Его основные показатели : двигатель турбина компрессор термодинамический Это турбовинтовой двигатель одновальной схемы, у которого: тринадцатиступенчатый осевой компрессор (есть ВНА), состоящий из турбин низкого и высокого давления, четырехступенчатая турбина(Тг*=1400 К), состоящая из ступени турбины низкого давления, ступени турбины высокого давления, двух ступеней свободной турбины, трубчато-кольцевая камера сгорания.
План
Содержание
Введение
1.1 Выбор и обоснование параметров двигателя
1.2 Термогазодинамический расчет на ЭВМ
1.2.1 Термогазодинамический расчет (вручную)
1.3 Согласование параметров компрессоров и турбин
1.3.1 Выбор параметров к расчету
1.3.2 Согласование параметров газогенератора с помощью ЭВМ
1.4 Газодинамический расчет компрессора
1.4.1 Исходные данные для газодинамического расчета компрессора
1.4.2 Результаты расчета компрессора на ЭВМ
1.4.3 Расчет первой ступени компрессора (вручную)
1.5 Газодинамический расчет турбины
1.5.1 Исходные данные для газодинамического расчета
1.5.2 Результаты расчета турбины на ЭВМ
1.5.3 Расчет первой ступени турбины (вручную)
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В настоящее время основными требованиями к лопаточным машинам авиационных ГТД, обусловленными особенностями их использования на летательных аппаратах, являются: минимальные габаритные размеры и масса, высокий КПД, благоприятное протекание характеристик, надежность и живучесть, технологичность, мобильность создания и возможность модернизации.
По сравнению с поршневыми двигателями внутреннего сгорания газотурбинные двигатели имеют меньшую массу и габариты, но большой удельный расход топлива. Целесообразность применения ГТД обуславливается легкостью запуска, лучшей приемистостью, удобством обслуживания, относительной дешевизной, меньшими эксплуатационными затратами.
В данном курсовом проекте приводится проектировочный расчет газотурбинного двигателя, мощностью 10,5 МВТ. Прототипом послужил двигатель Д-136.
Вывод
Выбор параметров двигателя в конечном итоге оказывает влияние на эффективность летательного аппарата, для оценки которой мы использовали такие критерии как удельная мощность Nеуд и удельный расход топлива Се. А основными параметрами рабочего процесса двигателя, влияющими на его удельные параметры, являются температура газа перед турбиной Тг* и степень повышения давления в компрессоре Пк*.
В результате термогазодинамического расчета двигателя получили следующие параметры: удельная мощность Nеуд=299.63 КВТС/кг, удельный расход топлива Сеуд=0.237 кг/КВТЧ. Определили давление и температуру заторможенного потока в характерных сечениях. Таким образом, в качестве расчетных примем расчеты на ЭВМ, т.к в ручном счете мы принимали Cp=1160 и К = 1.33, что не соответствует истинности, поэтому полученные значения основных удельных параметров проектируемого двигателя на ЭВМ соответствуют уровню значений параметров современных двигателей.На данном этапе проектирования двигателя были установлены значения: Т*, Р*,с в основных сечениях двигателя, а также площади этих сечений. Данные, полученные при согласовании, станут основой для проектирования основных узлов двигателя. Результаты согласования не являются окончательными, а будут изменяться на дальнейших этапах расчета при проектировании и доводке компрессора, турбины.
В результате расчета получили схему проточной части двигателя.
Рис 1.3.1 Схема проточной части двигателяВ данном курсовом проекте был разработан газотурбинный двигатель .Его основные показатели : двигатель турбина компрессор термодинамический
Номинальная мощность, КВТ 10,5
Частота вращения силовой турбины, мин-1 7932
Расход выхлопных газов, кг/с 35
КПД, % 0,3602
Удельная мощность КВТ/кг 298,1
Это турбовинтовой двигатель одновальной схемы, у которого: тринадцатиступенчатый осевой компрессор (есть ВНА), состоящий из турбин низкого и высокого давления, четырехступенчатая турбина(Тг*=1400 К), состоящая из ступени турбины низкого давления, ступени турбины высокого давления, двух ступеней свободной турбины, трубчато-кольцевая камера сгорания.
В ходе проведения проектировочного расчета газотурбинного двигателя мощностью 10,5 Мвт для привода газоперекачивающего агрегата я использовал прототип Д-36. В ходе расчета я научился производить: расчеты термодинамических параметров двигателя, согласование параметров компрессора и турбины, расчет параметров осевого компрессора, расчет и профилирование ступени компрессорной ступени, газодинамический расчет турбины на ЭВМ.
Список литературы
Герасименко В.П., Павленко Г.В. Выбор параметров и термогазодинамический расчет ТВД, ТВВД и ТВАД. - Харьков: ХАИ,1984.