Проектирование рабочего процесса компрессора высокого давления

Размещено на http://www.allbest.ru

Задание

Определить параметры термогазодинамического состояния рабочего тела в характерных сечениях двухвального ТРДД JT10D-2.

Провести расчет диаметральных размеров компрессора высокого давления и построить меридиональное сечение его проточной части.

Реферат

В курсовой работе предусмотрена упрощенная постановка задачи проектирования как рабочего процесса ГТД в целом, так и газодинамического проектирования его узлов: компрессора и турбины. Эффективность работы заключается в понимании сути физических процессов, реализуемых в термодинамическом цикле последних. Результаты, полученные в курсовой работе, являются основой для последующего конструирования ГТД и его элементов.

Содержание

1. Элементы термогазодинамического расчета двухвального ТРДД CF6-6D1

1.1 Компрессор наружного контура (вентилятор)

1.2 Компрессор низкого давления

1.3 Компрессор высокого давления

1.4 Камера сгорания

1.5 Турбина высокого давления

1.6 Турбина низкого давления

1.7 Удельные параметры двигателя и часовой расход топлива

2. Проектный расчет основных параметров компрессора высокого давления

2.1 Расчет диаметральных размеров компрессора ВД

2.2 Построение меридионального сечения проточной части компрессора ВД

Заключение

Литература

Определения, обозначения и сокращения

Основные условные обозначения:

G -массовый расход кг/с;

P -давление кПа;

T - температура К;

у - коэффициент восстановления полного давления;

- степень повышения(понижения) давления рабочего тела;

L - удельная работа кДж/кг;

з - коэффициент полезного действия;

U - окружная скорость м/с;

R -радиус м, газовая постоянная кДж/кг•К;

D- диаметр м;

- приведённая скорость;

С - абсолютная скорость м/с;

F - площадь м²;

q(л) - приведённая плотность тока;

z - число лопаток;

n - частота вращения мин-1.

a - скорость звука, м/с.

Индексы:

вх - вход в компрессор;

к - выход из компрессора;

s - изоэнтропический;

1 - вход в рабочее колесо;

2 - выход из рабочего колеса;

3 - выход из направляющего аппарата;

д - действительный;

вт - втулочный;

ср - средний;

кр - критический;

H - внешние атмосферные условия.

Сокращения:

ВНА - входной направляющий аппарат;

РК - рабочее колесо;

НА - направляющий аппарат.

1. Элементы термогазодинамического расчета двухвального ТРДД CF6-6D1

Для ТРДД с высокой степенью двухконтурности (m) в качестве расчетного режима принимается взлетный:

M=0;

H=0;

;

.

Основные исходные данные цикла

Т*г	m	GBУ	р*B	з*B	рkУ
К	-	кг/с	-	-	-
1480	5,65	374,5	1,568	0,885	23,97

Дополнительные данные:

Параметры компрессора (НД-низкого давления, ВД - высокого давления)

р*кНД	з*кНД	р*кВД	з*кВД
-	-	-	-
1,453	0,875	16,50	0,862

Параметры камеры сгорания

Т*г	зг	укс
К	-	-
1480	0,993	0,945

Параметры турбины (НД - низкого давления, ВД - высокого давления)

з*тВД	змтВД	UтВД	YтВД	ZтВД	з*тНД	змтНД	UтНД	YтНД	ZтНД
-	-	м/с	-	-	-	-	м/с	-	-
0,915	0,995	427	0,572	2	0,907	1,000	218	0,515	4

Коэффициенты восстановления полного давления за турбиной и в наружном контуре

уI	уII
-	-
0,990	0,990

Реактивное сопло

цcI	цcII
-	-
0,999	0,993

1.1 Компрессор наружного контура (вентилятор)

1. Расход через наружный контур:

2. Степень повышения давления в вентиляторе (задана):

3. КПД вентиляторных ступеней. Из таблицы І по величине .

Определяем тип ступени вентилятора - трансзвуковая, принимаем , тогда в соответствии с рис.1 величина

4. Давление за вентилятором:

5. Работа сжатия воздуха в вентиляторе:



где:

.

6. Температура воздуха на выходе из вентилятора:

1.2 Компрессор низкого давления

7. Расход воздуха через внутренний контур:

8. Степень повышения давления в контуре (задана):

9. КПД компрессора НД (задан):

10. Работа сжатия воздуха в компрессоре НД:



11. Температура воздуха на выходе из компрессора НД:

12. Давление воздуха на выходе из компрессора НД:

1.3 Компрессор высокого давления

13. Давление на входе в компрессор ВД:

14. Температура на входе в компрессор ВД:

15. Степень повышения давления в компрессоре ВД (задана):

16. КПД компрессора ВД (задана):



17. Работа сжатия воздуха в компрессоре ВД:

18. Температура воздуха на выходе из компрессора ВД:

19. Давление на выходе из компрессора ВД:

1.4 Камера сгорания

20. Температура газа перед турбиной (задана):

21. Коэффициент полноты сгорания (задан):

22. Величина относительного расхода топлива:

где величина определена по рис.2(1) в зависимости от и .

Gm - расход топлива кг/с.

23. Величина коэффициента избытка воздуха:

где:

24. Расход воздуха через камеру сгорания:

где относительный расход воздуха на охлаждении деталей турбины ВД определён по рис.3 (1) в зависимости от .

25. Расход топлива:

26. Коэффициент восстановления полного давления в КС (задан):

.

1.5 Турбина высокого давления

27. Давление на выходе из КС:

.

28. Расход газа через турбину ВД:

29. Работа, совершаемая газом в турбине ВД:

30. Температура газа за турбиной ВД:

где:.

31. КПД турбины ВД (задан):

32. Степень понижения давления в турбине ВД:

33. Давление газа на выходе из турбины ВД:

1.6 Турбина низкого давления

34. Расход газа через турбину НД:

выбирается по рис.3.

В нашем случае , т.е. турбина не охлаждается, так как.

В этом случае:

35. Работа газа, совершаемая в турбине НД:

36. КПД турбины НД (задан):

37. Степень понижения давления в турбине НД:

38. Давление за турбиной НД:

39. Температура газа за турбиной НД:

40. Расход через сопло внутреннего контура:

41. Степень понижения давления в сопле контура:

42. Скорость истечения газа из сопла:

43. Приведенная скорость на выходе из сопла внутреннего контура:

44. Величина эффективной площади выходного сечения сопла внутреннего контура:

45. Степень понижения давления в сопле наружного контура:

46. Скорость истечения газа из сопла наружного контура:

47. Приведенная скорость на выходе из сопла наружного контура:



48. Величина эффективной площади выходного сечения сопла наружного контура:

1.7 Удельные параметры двигателя и часовой расход топлива

49. Величина удельной тяги:

50. Удельный расход топлива:

51. Часовой расход топлива:

В результате выполнения термогазодинамического расчета основные узлы ТРДД - лопаточные машины - характеризуются следующими параметрами.

Вентилятор:

Компрессор НД:

Компрессор ВД:

Турбина ВД:

Турбина НД:

2. Проектный расчет основных параметров компрессора высокого давления

2.1 Расчет диаметральных размеров компрессора ВД

52. Выбираем величину осевой скорости на входе в компрессор ВД,

принимаем .

53. Приведённая абсолютная скорость на входе в компрессор ВД:

Так как в проектируемом ТРДД имеется входной направляющий аппарат для расчета принимаем ,значение коэффициента неравномерности потока .

54. Необходимая кольцевая площадь на входе в компрессор ВД:

55. Выбираем величину скорости на выходе из компрессора:

принимаем

56. Приведённая абсолютная скорость на выходе из компрессора:



57. Кольцевая площадь на выходе из компрессора ВД:

58. Выбираем относительный диаметр втулки на выходе из компрессора ВД:

принимаем

59. По прототипу определяем форму проточной части (Dср =const), относительный диаметр втулки на входе:

60. Наружный диаметр входного сечения компрессора ВД:

61. Внутренний диаметр входного сечения компрессора ВД:



62. Высота лопатки на входе в компрессор ВД:

63. Наружный диаметр на выходе из компрессора:

64. Внутренний диаметр компрессора ВД в выходном сечении:

65. Высота лопатки на выходе из компрессора:

66. Средний диаметр компрессора НД:

67. Определение окружной скорости на наружном диаметре первой ступени компрессора ВД и частоты его вращения. Величину принимаем в зависимости от типа компрессора - ступень трансзвуковая: принимаем .

Тогда:

68. Проверка оптимального значения коэффициента расхода:

то есть значения и находятся в пределах оптимальных значений.

69. Определение предварительного значения числа ступеней компрессора. Принимаем средний коэффициент затраченного напора для сверхзвуковой ступени компрессора ВД:

.

Потребное число ступеней:

2.2 Построение меридионального сечения проточной части компрессора ВД

70. Определение ширины венца лопаток первой ступени по величине удлинения. Принимаем удлинение лопаток для первой трансзвуковой ступени, тогда ширина венца рабочих лопаток первой ступени у втулки:

71. Ширина лопаток входного направляющего аппарата определяется через величину удлинения. Принимаем

72. Ширина лопаток первого направляющего аппарата у втулки:

73. Величина удлинения рабочих лопаток последних ступеней. Принимаем:

74. Ширина венца рабочих лопаток последней ступени:

75. Удлинение выходного направляющего аппарата последней ступени, являющегося силовым элементом конструкции.

Принимаем: .

76. Ширина венца направляющих лопаток последней ступени:

77. Осевой зазор между ВНА и лопатками РК, а также осевой зазор между лопатками РК и лопатками НА:

Осевой зазор между РК и НА первой ступени тот же, т.е.:

78. Осевой зазор между РК и НА последней ступени:

79. Радиальный зазор между торцами рабочих лопаток и корпусом выбирают в диапазоне:

.

Тогда для первой ступени:

А для последней ступени:

Заключение

компрессор давление лопаточная машина

В данном курсовом проекте определены параметры термогазодинамического состояния рабочего тела в характерных сечениях двухвального ТРДД JT10D-2, произведен расчет диаметральных размеров компрессора ВД и построено меридиональное сечение его проточной части.

Литература

1. Газодинамическое проектирование компрессоров ТРДД с элементами термогазодинамического расчета двигателя. Учебное пособие

2. Н.Т. Тихонов; Н.Ф. Мусаткин; В.С.Кузьмичев СГАУ Самара 1997

3. Проектирование авиационных газотурбинных двигателей (CF6-6D1) Под редакцией профессора А.М. Ахмедзянова. Москва «Машиностроение» 2000

Размещено на Allbest.ru