Газотурбинный двигатель для привода газоперекачивающего агрегата

Вход в двигатель (сечение Н-Н)

По таблице параметров стандартной атмосферы для Н=0 находим ТН=288,15К и РН=101325 Па. Так как МН=0, то Т(МН)=1, Р(МН)=1 и следовательно =288,15К и =101325 Па.

Вход в компрессор (сечение В-В)

Температура и давление воздуха на входе в компрессор равны:

Выход из компрессора (сечение К-К)

Выход из камеры сгорания (сечение Г-Г)

При заданной температуре газа =1525 К, степень подогрева воздуха в камере сгорания составляет:

Относительный расход топлива вычислим по формуле Ильичёва:

Выход из турбины компрессора (сечение ТК-ТК)

Принимаем =1, тогда . Работа турбины компрессора, степень повышения давления в ней, параметры газа на входе равны:

Выход из турбины (сечение Т-Т)

Принимаем

точность достаточная.

Параметры двигателя:

Удельная мощность и удельный расход топлива турбовального двигателя находим из соотношений:

Результаты теплового расчета сводим в таблицы 2 и 3.

Таблица 1.2

Таблица 1.3

1.2 Термогазодинамический расчет на ЭВМ.

Исходные данные см. табл.1.1

Таблица1.4

2.ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛИКА ГТД.

2.1 Подготовка исходных даннях

Формирование облика (проточной части) ГТД и ГТУ является одним из наиболее важных начальных этапов проектирования ГТД и ГТУ, непосредственно следующим за выполнением теплового расчета и предшествующим газодинамическим расчетам элементов проточной части (каскадов компрессоров и турбин).При выполнении расчетов по формированию облика ГТД (ГТУ) определяются: форма проточной части, частоты вращения роторов и число ступеней каскадов лопаточных машин. Исходными данными для этих расчетов являются значения заторможенных параметров рабочего тела (воздуха и продуктов сгорания) в характерных (расчетных) сечениях проточной части, основные геометрические (диаметральные) соотношения каскадов лопаточных машин и принимаемые значения коэффициентов аэродинамической загрузки компрессорных и турбинных ступеней. В учебном проектировании обычно (для облегчения задачи) задается прототип проектируемого ГТД или ГТУ . В этом случае начальный выбор геометрических соотношений элементов проточной части и числа ступеней каскадов лопаточных машин заметно упрощается .

Ne - мощность в кВт

Lкнд/Lк - распределение общей работы повышения полного давления

КПДкнд* - коэффициент полезного действия КНД

Sнв - коэффициента восстановления полного давления в переходном канале между КНД и КВД

kfко - целочисленный идентификатор формы проточной части ОК

Zок - число ступеней ОК

Dвто/Dко - относительный диаметр втулки

D1цбк/Dкко - отношение наружного диаметра на входе в ЦБК к наружному диаметру на выходе из ОК

D2/Dко - отношение наружного диаметра РК ЦБК к наружному диаметру ОК на входе

D4/D2 - отношение диаметра ЦБК к наружному диаметру РК ЦБК

kfтвд - целочисленный идентификатор формы проточной части ТВД

Zтвд - число ступеней ТВД

Dсртвд - средний диаметр ТВД на входе

Dко - наружный диаметр КВД на входе

q(lг) - расходная газодинамическая функция на входе в ТВД

Сттвд - расходная скорость на выходе из ТВД, в м/с

kfкнд - целочисленный идентификатор формы проточной части КНД,

Zкнд - число ступеней КНД

Dвткнд/Dк - относительный диаметр втулки на входе в РК 1-ой ступени КНД

Св, Сккнд - расходная скорость на входе и на выходе из КНД, в м/с

Uк - окружная скорость на наружном диаметре РК 1-ой ступени КНД, в м/с

kfтнд - целочисленный идентификатор формы проточной части ТНД

Zтнд - число ступеней ТНД

Dсртнд - средний диаметр ТНД на входе

Dк - наружный диаметр КНД на входе

Сгтнд, Сттнд - расходная скорость на входе и на выходе из ТНД, в м/с

Sтпвн - коэффициент восстановления полного давления в переходном канале от ТВД к ТНД

kfтс - целочисленный идентификатор формы проточной части свободной турбины

Zтс - число ступеней свободной турбины

Dсртс/Dк - отношение среднего диаметра свободной турбины к наружному диаметру КНД на входе

Mzтс - суммарное значение коэффициента загрузки свободной турбины

Mzтс=Lтс*/(Uсртс**2)

Сгтс, Ст - расходная скорость на входе и на выходе из свободной турбины, в м/с ,

Sтпнс - коэффициент восстановления полного давления в переходном канале от ТНД к свободной турбине

Кохл=1.25 -охлаждаемая турбина,

Кохл=1.-неохлаждаемая

Результаты расчета сведены в табл. 2.1

Схема проточной части двигателя представлена на рис. 2.1.

2.1 Расчет на ЭВМ

Таблица 2.1

Вывод

По результатам согласования параметров компрессора и турбин получены параметры в КНД: = 5,765 и частота вращения nкнд=7608 об/мин, в КВД: =3,894 и частота вращения nквд=9567 об/мин. Относительные диаметральные размеры ТВД (h/D)г =0.0659 не меньше значения допустимого (h/D)г =0.06 и ТВД (h/D)т =0.0883 не больше значения допустимого (h/D)т =0.3 ;ТНД (h/D)г =0.0893 не меньше значения допустимого (h/D)г =0.06 и ТНД (h/D)т =0.1382 не больше значения допустимого (h/D)т =0.3 ; ТС (h/D)г =0.1056 не меньше значения допустимого (h/D)г =0.06 и ТС (h/D)т =0.2029 не больше значения допустимого (h/D)т =0.3. Коэффициенты нагрузки для ТВД =1.469 , что не превышает допустимого коэффициента нагрузки =1,8, а =1.756 в ТНД, что не превышает допустимого коэффициента нагрузки =1,8.

Схема двигателя с двухвальным газогенератором и свободной турбиной : zтвд=1, zтнд=1, zтс=4. Двухвальный газогенератор позволяет уменьшить мощность пускового устройства, так как при запуске ПУ раскручивает только каскад высокого давления.

3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА

3.1 Подготовка исходных данных

Описываемая в этом разделе программа gdrok предназначена для газодинамического расчета многоступенчатого осевого компрессора на среднем радиусе. Исходные данные расчета заносятся в файл gdrok.dat, а результаты, получаемые с помощью исполняемого файла gdrok.exe - в файл gdrok.rez . Программа gdrok имеет и программу графического сопровождения gfk.exe, файл исходных данных которой gfk.dat формируется при работе файла gdrok.exe. Использование файла gfk.exe при выполнении расчетов обеспечивает возможность наглядного графического контроля как исходного распределения параметров по ступеням так и получаемых результатов расчета (формы проточной части компрессора, изменения параметров потока по ступеням и треугольников скоростей ступеней на среднегеометрическом радиусе).

Исходными данными для газодинамического расчета многосту-пенчатого осевого компрессора на ЭВМ являются следующие .величины:

GВ - расход рабочего тела (воздуха) через компрессор, кг/с;

TB*,PB* - заторможенные температура и давление потока на входе в компрессор, К; Па;

К, R - физические константы рабочего тела

?K* - общая степень повышения полного давления а компрес-соре;

UK- окружная скорость на наружном диаметре рабочего колеса первой ступени компрессора, м/с;

Ск - скорость потока на выходе из компрессора» м/с;

zK - число ступеней компрессора;

- относительный диаметр втулки на входе в рабочее колесо первой ступени компрессора

KG1 - коэффициент а уравнении расхода, учитывающий загромождение проходного сечения канала пограничным слоем на стенках

- коэффициент восстановления полного давления в направляющем аппарате ступени;

- коэффициент восстановления полного давления во вход-ном направляющем аппарате компрессора

В виде массивов значений для всех ступеней задают величины;

Са- расходную скорость на входе в рабочее колесо ступени, м/с

Нz - затраченный напор (работу) ступени, кДж/кг;

. - изоэнтропический КПД ступени по параметрам заторможенного потока;

- кинематическую степень реактивности ступени;

iH - угол атаки на рабочие лопатки ступени на среднем радиусе, град.

.При расчете двухкаскадного компрессора дополнительно задают следующие величины

- степень повышения полного давления в первом каскаде компрессора;

,- окружную скорость на наружном диаметре рабочего колеса первой ступени второго каскада компрессора (КЭД), м/с;

z1- число ступеней в первом 'каскаде компрессора;

- отношение среднего диаметра первой ступени второго каскада компрессора к среднему диаметру последней ступени первого каскада компрессора;

- коэффициент восстановления, полного давления в пере-ходном канале между каскадами компрессора;

Исходные данные представлены в табл. 3.1

Таблица 3.1

Продолжение таблицы 3.1

Страницы: 1, 2, 3, 4