Определение характеристик воздуха на заданной высоте полета. Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя. Определение параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.
Аннотация к работе
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе? - параметр (характеристика) относится к воздуху ?? - параметр (характеристика) относится к продуктам сгорания opt - оптимальный; РАБОЧЕЕ ТЕЛО, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, ПРОЦЕСС, ЦИКЛ, ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ, ЗАКОН ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА, ТЕПЛОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ, РАБОТА, ТОПЛИВО, РАБОЧАЯ СМЕСЬ, ПРОДУКТЫ СГОРАНИЯ. В результате работы определены: параметры состояния рабочего тела в термодинамических процессах идеального цикла ГТД, его энергетические показатели. Результаты расчетов характеристик идеального цикла ГТД представлены в графической форме.Авиационные двигатели принадлежат к классу тепловых двигателей внутреннего сгорания, внутри которых происходит сжигание топлива и преобразование части выделившегося тепла в работу.В ГТД изображенном на рисунке, набегающая струя воздуха, движущаяся со скоростью полета, тормозится в диффузоре, где происходит предварительное сжатие воздуха. Но на больших сверхзвуковых скоростях полета динамическое сжатие становится значительным, соизмеримым со всем повышением давления в двигателе. Из компрессора воздух поступает в камеру сгорания, куда форсунками подается топливо, и где происходит сгорание топливовоздушной смеси, сопровождающееся повышением температуры газа. В турбине происходит расширение газов, преобразование их потенциальной энергии в механическую работу на валу, за счет которой приводятся в движение компрессор и агрегаты двигателя.Расчет массовых и мольных долей компонентов и теплоемкости производится для воздуха, потребляемого двигателем самолета на высоте полета Н = 9000м и скорости полета V = 0,8M. Найдем удельные газовые постоянные для каждого компонента по формуле: (1), где Rm=8314,3·10-3 Дж/моль?К; молярные массы компонентов - в табл. Для газовой смеси определим: изобарную теплоемкость: изохорную теплоемкость: удельную газовую постоянную: показатель адиабаты: 2.2 Определение (рк)opt - оптимальной степени сжатия в компрессореМассы продуктов сгорания: (6) Количества вещества продуктов сгорания: моль (10) Мольные доли компонентов: (14) мольВоздух10399158151859 Воздух7426556261397 Mi, моль Воздух 26.90 7.03 0.26 0.57Процесс 0-1 - адиабатное сжатие воздуха в диффузоре. Процесс 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре: (25) Процесс 2-3 - изобарный подвод тепла в камере сгорания: , - степень повышения температуры(37)
, , , , ,(38)
, , , , ,(39)
;
.q0-1 = 0, q1-2 = 0, , q3-4 = 0, q4-5 = 0,работа сжатия газа в диффузоре, - работа сжатия газа в компрессоре, - работа газа в турбине, - работа реактивного сопла, - работа цикла, Проверка: Результаты расчета сводятся в таблицу 8.Определение значений параметров p и v в промежуточных точках процессов 1-2 и 3-4, 4-5 позволяет построить достаточно точные графики. Поскольку процессы 0-1-2 и 3-4-5 адиабатные, то для любой пары точек на них справедливы соотношения: Отсюда, задаваясь значениями параметров и используя известные величины , найдем параметры промежуточных точек: Расчетные значения промежуточных точек процессов, как и характерных откладываем на графике p-v и через них проводим плавную кривую процесса (см. рисунок 2). Для значений температур процессов , вычисляем соответствующие изменения энтропии рабочего тела в процессах 2-3 и 0-5 по соотношениям: Вычислим параметры промежуточных точек для построения графика цикла ГТД в T-S координатах: Точка а/: Точка b/: Точка c/: Точка d/: Полученные изменения энтропии откладываем в принятом масштабе на T-S диаграмме и по выбранным значениям Т находим координаты промежуточных точек процесса, через которые проводим плавную кривую (см. рисунок 3).Вычислим скорости набегающего потока С0 и скорость истечения газа из реактивного сопла С5, а также удельную тягу двигателя Rуд, секундный расход воздуха Gвозд, массу двигателя Gдв, суммарную массу топлива Gt, термический КПД и термический КПД цикла Карно, действующего в том же интервале максимальной и минимальной температур. Gдв, кг ., кг Gвозд, кг/СRУД, Н, где Sц - площадь цикла mpv = mp?mv - масштаб mp =606.06 Па/мм mv = 0.0416В данной работе был произведен расчет термодинамических параметров и энергетических величин газотурбинного двигателя для заданного режима полета. Работа цикла была определена двумя методами - аналитическим и графическим, и была произведена оценка погрешности, ее величина составила 6,7% для P-V координат и 0,3% для T-S координат.
План
Содержание рабочий тело двигатель полет
Введение
1. Описание работы и схема ГТД
2. Расчет состава рабочего тела
2.1 Определение характеристик воздуха на заданной высоте полета H
2.2 Определение (к)opt - оптимальной степени сжатия в 2 компрессоре
2.3. Определение коэффициента избытка воздуха
2.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси
3. Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя
3.1 Расчет основных параметров состояния в характерных точках цикла
3.2 Определение калорических величин цикла ГТД
3.2.1 Изменение внутренней энергии в процессе
3.2.2 Изменение энтальпии
3.2.3 Изменение энтропии
3.2.4 Расчет теплоты процессов и тепла за цикл
3.2.5 Расчет работы процесса и работы за цикл
3.3 Расчет параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения
3.4 Расчет энергетических характеристик ГТД
3.6 Определение работы цикла графическим путем
3.7 Определение теплоты цикла графическим путем
Заключение
Список использованных источников
Условные обозначения и индексы
C0 - скорость набегающего потока, м/с
C5 - скорость истечения газа, м/с
Cp - изобарная теплоемкость, Дж/кг?К
Cv - изохорная теплоемкость, Дж/кг?К
G - масса, кг
H - высота, м k - показатель адиабаты
M - молярная масса, моль p - давление, Па q - теплота, Дж/кг
R - удельная газовая постоянная, R - универсальная газовая постоянная, Дж/кг?К