Авиационные двигатели принадлежат к классу тепловых двигателей внутреннего сгорания, внутри которых происходит сжигание топлива и преобразование части выделившегося тепла в полезную работу.
В настоящее время на пилотируемых летательных аппаратах применяют главным образом реактивные двигатели.
Реактивными двигателями называются двигатели, в которых энергия, выделившаяся при сгорании топлива, преобразуется в кинетическую энергию газовой струи, вытекающей из двигателя, а получающаяся при этом сила реакции используется как движущая сила – сила тяги.
Все реактивные двигатели делятся на две большие группы: ракетные (РД) и воздушно-реактивные (ВРД). Ракетные двигатели подразделяются по роду топлива на ракетные двигатели твердого топлива (РДТТ) и жидкостные ракетные (ЖРД), а воздушно-реактивные двигатели подразделяются на прямоточные (ПВРД) и газотурбинные двигатели (ГТД).
В отличие от РД все ВРД в качестве одного из компонентов рабочего тела используют атмосферный воздух.
Газотурбинные двигатели (ГТД) подразделяются на турбореактивные, двухконтурные, турбовинтовые, турбовальные и вспомогательные силовые установки.
ГТД кроме входного и выходного устройства имеют газогенератор (он иногда называется турбокомпрессором), состоящий из компрессора, камеры сгорания и газовой турбины. Газогенератор преобразует потенциальную энергию топлива в так называемую свободную энергию, которая затем с помощью специальных устройств преобразуется либо в тягу в турбореактивном двигателе, либо в мощность, которая передается на винт в турбовинтовом двигателе [2].
В данной курсовой работе произведем расчет параметров газотурбинного двигателя на основании анализа условий работы ГТД.
Многих не устраивает цена реферата по статистике на заказ. У нас вы можете получить качественный реферат по низкой цене. К тому же мы даем скидку в 1000 рублей на первый заказ!
.
АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Термогазодинамический расчет ГТД выполняется для стендовых и полетных условий.
Расчет двигателя Д-18Т, основные параметры которого приведены ниже, выполняется на взлетном режиме в стандартных атмосферных условиях (САУ при H = 0, MH = 0, ?вн* ??1): pн = 1,013·105 Па, Тн ??288 К, и при следующих допущениях:
??в каждом рассматриваемом сечении поток считается установившимся и равномерным;
??энергообмен с внешней средой через стенки корпуса двигателя отсутствует;
??работа охлаждающего воздуха в том каскаде турбины, который им охлаждается, не учитывается;
??расширение газа в реактивном сопле полное;
??влажность воздуха не учитывается;
??теплоемкость воздуха в процессе сжатия и теплоемкость в процессе расширения
принимаются постоянными:
для воздуха cрв = 1005 Дж/(кг·К), для газа cрг = 1155 Дж/(кг·К).
Основные параметры двигатели Д-18Т:
Диаметр двигателя D = 2330 мм;
Сухая масса Мдв = 4100 кг;
Взлетный режим при Н=0, М=0:
- тяга двигателя R = 229,6 кН;
- удельный расход топлива двигателя Суд = 0,0367 кг/(Н·ч);
- коэффициент избытка воздуха m = 5,8;
- степень повышения давления во входном устройстве ?в* = 1,6;
- степень повышения давления в компрессоре ?к* = 30,0;
- температура газов перед турбиной Тг* = 1600 К;
- секундный расход воздуха через входное устройство Gв = 950;
Крейсерский режим:
- тяга двигателя Rкр = 47,5;
- удельный расход топлива двигателя Суд кр = 0,0582 кг/(Н·ч).
Зная основные параметры двигателя, произведем расчет параметров газа в основных сечениях двигателя.
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ГАЗА В ОСНОВНЫХ СЕЧЕНИЯХ ДВИГАТЕЛЯ
В газотурбинном двигателе при расчетах каждый элемент выделяется сечениями, перпендикулярными оси двигатели (смотри рисунок 1). При этом параметры газа и воздуха в соответствующих сечениях обозначаются соответствующими индексами.
[-- Image: Рисунок 1 --]
Рисунок 1 – Основные сечения ГТД:
Н–Н – сечение в невозмущенной атмосфере перед двигателем;
вх–вх – сечение на входе во входное устройство;
В–В – сечение на входе в компрессор;
К–К – сечение на выходе из компрессора (на входе в камеру сгорания);
Г–Г – сечение на входе в турбину;
Т–Т – сечение на выходе из турбины;
С–С – сечение на срезе сопла.
Параметры невозмущенного потока (сечение Н–Н)
Давление воздуха: рн* = рн = 1,013·105 Па.
Температура воздуха: Тн* = Тн = 288 К.
Плотность воздуха рассчитывается по формуле
?н = рнRв· Тн ,(1)
где Rв = 287 Дж/(кг·К) – постоянная для воздуха при постоянном давлении.
Тогда,
?н = 101300287 · 288 = 1,23 кг/м3
Удельный объем воздуха составит
?н = 1 / ?н = 1 / 1,23 = 0,81 м3/кг
Параметры воздуха на входе в компрессор (сечение В–В)
Температура заторможенного потока воздуха Тв* = Тн* = 288 К.
Термодинамическая температура
Тв = Тв* – св22·срв ,(2)
где св = (170 ? 190) м/с – скорость околозвуковой ступени, принимаем св = 180 м/с.
Тогда,
Тв = 288 – 18022 · 1005 = 272 К
Давление заторможенного потока составит
рв* = рн* · ?вн* = 1,013·105 · 1 = 1,013·105 Па
Статическое давление вычисляется по формуле
рв = рв* · ( ТвТв*)k/(k-1), (3)
где k = 1,4 – значение показателя адиабаты сжатия воздуха в компрессоре [5].
Тогда,
рв = 101300 · ( 272288)1,4/(1,4–1) = 0,83·105 Па
Плотность воздуха определим, используя формулу (1)
?в = рвRв· Тв = 83000287 · 272 = 1,06 кг/м3
Удельный объем воздуха составит
?в = 1 / ?в = 1 / 1,06 = 0,94 м3/кг
12 страниц
95% уникальность
2015 год
143 просмотров
