Исследование климатической характеристики газотурбинного двигателя

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського

Дослідження кліматичної характеристики газотурбінного двигуна

пояснювальна записка до домашнього завдання з дисципліни

Комп'ютерні технології проектування вузлів ГТД

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

2. Расчетно-аналитическая часть

2.1 Выбор исходных данных

2.2 Результаты расчёта

2.3 Анализ результатов расчёта

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Известно, что окружающие условия (температура Т_н и давление р_н) оказывают существенное влияние на параметры рабочего процесса, режим работы и основные показатели газотурбинного двигателя. На практике чтобы учесть влияние этих факторов снимают для двигателя так называемые климатические характеристики.

Климатическими характеристиками называют зависимости мощности N_e и удельного расхода топлива С_е от температуры атмосферного воздуха Т_н (или t_н) на заданном режиме при принятой программе регулирования [1]. В последнее время используют следующее определение климатической характеристики - это зависимость тяги и других параметров двигателя от давления р_н и температуры Т_н наружного воздуха при работе двигателя на постоянном режиме и при

Н=const, V_п=const,

где Н - это высота полёта,

V_п - это скорость полёта [2].

В качестве исследуемого двигателя представлен турбовальный двигатель ТВ3-117. Данный двигатель выполнен по следующей схеме с одновальным газогенератором и свободной турбиной. В результате конверсии двигатели такой схемы находят широкое наземное применение, в частности данный двигатель используется в качестве привода энергетической установки (ЭУ), а именно генератора переменного тока (ГПТ).

Исследование климатической характеристики газотурбинного двигателя (ГТД) будем, проводит с помощью ЭВМ, при использовании соответствующего пакета программ (см. раздел 2). Широкое применение ЭВМ сокращает время исследования, повышая его производительность, и при этом позволяет нам решать многовариантные задачи, решение которых весьма затруднено при ручном счёте.

Важность исследования климатических характеристик подтверждает следующий факт известно, что стационарные газотурбинные энергетические установки на тепловых электростанциях в Швейцарии при эксплуатации их в зимнее время развивают мощности на (30?40)% большие, чем при работе летом. Поэтому при проектировании двигателя следует учитывать, где и в каких внешних условиях он будет эксплуатироваться. Очень часто ещё на этапе проектирования закладывают наихудшие параметры на входе в двигатель, такие как жаркий влажный воздух. Но тогда при работе при нормальных физических параметрах атмосферы на таких двигателях необходимо устанавливать дополнительный регулятор-ограничитель (ограничивающий избыточную мощность). То есть отсюда видно, что данная проблема весьма противоречива и требует более детальной проработки, что мы и попытаемся сделать в данной работе.

1. Теоретическая часть

Для исследования используем математическую модель ТВаД с одновальным газогенератором и свободной турбиной. Здесь число независимых переменных определяется по формуле:

n=3z_в+2,

где z_в - число валов газогенератора моделируемого двигателя. Эта формула справедлива, если на валу двигателя расположено два каскада компрессора и одна турбина или только турбина. Независимые переменные: ч, n_пр, б_кс, р_тк^*, р_тс^*. Система уравнений невязок для данного двигателя представлена ниже:

?f₁ = G_вк(1-?G_отб)-G_гтк,

?f₂ = G_вк- G_гтс,

?f₃ = G_вкL_к- G_гткL_ткз_m,

?f₄ = F_{кр р} - F_кр,

?f₅ = Т_{г р}^*- Т_г^*.

Здесь первые два уравнения - балансы расходов через компрессор, турбину компрессора и свободную турбину, третье - баланс мощностей на роторе компрессора, четвертое - условие неизменности геометрии сопла, пятое - условие закона (программы) регулирования [3].

В системе уравнений невязок приняты следующие обозначения:

G_вк - расход воздуха через компрессор [кг/с],

G_гтк - расход газа через турбину компрессора (ТК) [кг/с],

G_гтс - расход газа через свободную турбину (ТС) [кг/с],

- относительный расход воздуха на охлаждение ТК, определяемый как отношение охлаждающего воздуха ко всему расходу воздуха на входе в компрессор, климатический газотурбинный двигатель

L_к - работа компрессора [Дж/кг],

L_тк - работа турбины компрессора [Дж/кг],

з_m - механический коэффициент полезного действия (КПД), учитывающий механические потери в роторе турбокомпрессора,

F_кр - площадь проходного сечения проточной части в выходном устройстве (ВыхУ) [м²].

Отметим, что положение рабочей точки на характеристике компрессора, все параметры газогенератора и основные данные одновального двигателя со свободной турбиной при неизменных внешних условиях практически однозначно определяются одной независимой переменной. Закономерности совместной работы узлов и обобщённые характеристики этого двигателя аналогичны закономерностям совместной работы узлов и характеристикам двигателя с одним управляющим фактором. Режим работы газогенератора определяется одним параметром и поддерживается одним регулятором.

Например, если в качестве параметра принята частота вращения ротора газогенератора, то осуществляется, как правило, её замкнутое регулирование: G_т> n_гг. Если же в качестве параметра режима принять Т_г^*, то во многих случаях осуществляется её косвенное регулирование путём изменения расхода топлива. Закон изменения температуры газа Т_г^* и, соответственно, G_т выбирается из условия обеспечения потребной мощности [2]. В данном случае потребителем является генератор переменного тока, который регламентирует величину потребной мощности нашего двигателя.

Исследование климатической характеристики будем проводить в диапазоне температур окружающей среды от -50^оС до +50^оС. Данный диапазон температур охватывает все возможные области эксплуатации нашего двигателя. Составляем три блока изменения поля температур: в первом блоке температура возрастает в интервале [15^о?50^о] С, а во втором и третьем снижается от 15^оС до -50^оС.

Закон регулирования двигателем выбираем Т_г^*=const. Данный закон регулирования позволяет развивать максимальную мощность. Была предпринята попытка, реализовать закон регулирования N_e=const, что в первую очередь было обусловлено требованиями потребителя, а именно необходимостью поддержания постоянной мощности генератора переменного тока. Для этого в законе регулирования Т_г^*=const, произведена корректировка регулируемого параметра при помощи изменения соответствующего массива в файле исходных данных. Физически на двигателе это реализуется путём изменения угла установки ручки управления двигателем (РУД), то есть регулируется количество топлива подаваемого в камеру сгорания. Более подробная информация по данному вопросу приведена в разделе 2.

2. Расчетно-аналитическая часть

2.1 Выбор исходных данных

Для расчета и построения климатических характеристик воспользуемся пакетом программ для математического моделирования (программа mgtd). Данный пакет программ позволяет проводить моделирование характеристик для ГТД с одновальным газогенератором и силовой турбиной. В качестве двигателя-прототипа выбран турбовинтовой двигатель ТВ3-117, предназначенный для привода генератора переменного тока.

Исходные данные для расчета:

G_{в р}= 12,28 - массовый расход воздуха на входе в двигатель в кг/с,

Н_р= 0 - расчетная высота полета в км,

М_{н р}=0 - расчетная скорость полета в числах Маха,

р_к^*=12 - степень повышения полного давления в компрессоре,

з_к^*=0,8601 - расчетное значение КПД компрессора,

Т_{г р}^*=1250 - расчетное значение полной температуры перед турбиной в К,

з_тк^*=0,92 - КПД турбины компрессора,

з_тс^*=0,91 - КПД турбины свободной,

л_{u тк р}= 0,5157 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТК,

л_{u тс р}= 0,724 - расчетное значение приведенной окружной скорости на среднем диаметре ТС,

Z_тк=2 - число ступеней ТК,

Z_тс=2 - число ступеней ТС,

у_вх=0,97 - коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве,

у_кс=0,95 - коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания,

у_пт=1 - коэффициент восстановления полного давления в переходном канале между ТК и ТС,

з_г=0,995 - коэффициент полноты сгорания,

з_m=0,985 - механический КПД двигателя,

у_рн=0,99 - коэффициент восстановления полного давления в реактивном насадке,

р_с^*=1,00 - коэффициент полноты расширения в реактивном насадке,

n_тк=17564 - частота вращения ротора турбокомпрессора в об/мин.,

n_тс=12719 - частота вращения ротора свободной турбины в об/мин.,

Значение приведенной окружной скорости в турбине компрессора и свободной турбине вычисляем по формуле:

и

соответственно.

Исходные данные заносим в файл mgtd.dat, который представлен ниже в табл.1.

Исходные данные для расчета

Таблица 1

1 11 06 mgtd.dat

2 1 3 05 15 2

0 0 10 6 1

130 130 130 130 130 130 130 130 130 130

130 130 130 130 130 130 130 130 130 130

130 130 130 130 130 130 130 130 130 130

12.28 .0000 .0000 10.000 .8601 1250.

060.0 1.0000

.9200 .5157 2.0000 .9100 .7240 2.0000

.9700 .9500 .9950 0.9800 0.9800 0.9850 1.0000 1.0000

.0870 .0000 .0000 .0000 .0000 .3000

17564. 10.00 .4000E-01 8.000 6000. .8000

12719. 30.00 1.00 27.00e03 75.00

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.00e02 .10e02 .15e02 .20e02 .25e02 .00e02

-.10e02 -.15e02 -.20e02 -.55e02 .00e02 -.33e02

-.35e02 -.45e02 -.55e02 .00e02 .00e02 .00e02

.00e02 .00e02 .00e02 .00e02 .00e02 .00e02

.00e02 .00e02 .00e02 .00e02 .00e02 .00e02

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 0.9730 0.9600 0.9460 0.8485

1.0000 1.0000 0.9800 0.9510 0.9215 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000

.0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0850

.0850 .0850 .0850 .0850 .0850 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000 .0000

.7000 1.0000 1.0000 3.7500 .5000 .7500 .2000 1.0000 2.0000

1.0000 .9500 .9000 .8500 .8000 .7500 .7000 .6500 .6000 .6000

.935 .991 5.118 5.627 1.502 43.00e06 14.80

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.0000

.0620 2.4000 .1000 .0220 .0102 .1460 .0730 .8500 .2500 .2500

2.2 Результаты расчета

Результаты расчета представлены в файле mgtd.rez, содержание которого приведено ниже в табл.2.

Результаты расчета

Таблица 2

ММ ГТД-1 Дата 1.11. 6

NT= 2 1 NR= 3 5 15 2 NK=0 NQ=0 NMK=1 NL=10 IK=6

DH1= 12.28 .00 .000 10.00 .860 1250.0 60.0 1.000

DH2= .920 .516 2.000 .910 .724 2.000

BH= .970 .950 .995 .980 .980 .985 1.000 1.000

DGT= .087 .000 .000 .000 .000 GDBY= .3000

WP= 17564.0 12719.0 HU= .4300E+08 LO=14.800

N H MH NP R1 R2 R3 RGOT RGPR RGO1 RGO2 DDT

1 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 .0

2 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 10.0

3 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 15.0

4 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 20.0

5 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 25.0

6 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 .0

7 .0 .000 130 .973 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -10.0

8 .0 .000 130 .960 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -15.0

9 .0 .000 130 .946 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -20.0

10 .0 .000 130 .849 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -55.0

11 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 .0

12 .0 .000 130 1.000 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -33.0

13 .0 .000 130 .980 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -35.0

14 .0 .000 130 .951 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -45.0

15 .0 .000 130 .922 1.000 1.000 .085 .000 .000 .000 -55.0

RWC=1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

* * *

ХАРАКТЕРИСТИКА ГТД

СХЕМА ПЕЧАТИ: NE NEY CE TK ТГ TTK TC

П ПП GBП ПК NK MKP DKU

GT AKC GB ПТК NTK LC FC

TB PB ПС ПТС NTC MKC X1

КПД NEЭ CEЭ PЭ CYЭ КПДЭ

* * *

1 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2501. 203.8 .2979 589.7 1250. 964.5 777.6

.9996 .9996 12.27 10.01 .8603 2110. .2173

745.0 3.666 12.27 3.260 .9187 .1237 .4494

288.1 .9829E+05 1.000 2.695 .9087 1906. 1.002

.2811 2554. .2917 .3831E+05 .1945E-01 .2870

2 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2298. 196.2 .3050 599.3 1250. 964.7 784.7

.9955 .9787 11.92 9.557 .8670 2020. .2315

700.9 3.719 11.71 3.260 .9178 .1102 .4817

298.1 .9829E+05 1.000 2.577 .9115 1752. .9799

.2745 2343. .2991 .3515E+05 .1994E-01 .2799

3 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2192. 191.9 .3096 604.0 1250. 964.8 788.7

.9932 .9683 11.72 9.320 .8690 1973. .2364

678.7 3.746 11.42 3.259 .9173 .1078 .4800

303.1 .9829E+05 1.000 2.514 .9129 1671. .9687

.2704 2235. .3036 .3353E+05 .2024E-01 .2757

4 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2083. 187.1 .3152 608.8 1250. 965.0 793.1

.9904 .9577 11.51 9.077 .8701 1925. .2376

656.4 3.774 11.13 3.259 .9167 .1115 .4522

308.1 .9829E+05 1.000 2.447 .9141 1587. .9576

.2656 2126. .3087 .3189E+05 .2058E-01 .2712

5 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

1971. 182.2 .3215 613.3 1250. 965.3 798.0

.9867 .9465 11.28 8.822 .8703 1876. .2290

633.6 3.800 10.82 3.257 .9159 .1094 .4480

313.1 .9829E+05 1.000 2.381 .9151 1502. .9465

.2604 2012. .3149 .3018E+05 .2099E-01 .2659

* * *

6 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2501. 203.8 .2979 589.7 1250. 964.5 777.6

.9996 .9996 12.27 10.01 .8603 2110. .2173

745.0 3.666 12.27 3.260 .9187 .1237 .4494

288.1 .9829E+05 1.000 2.695 .9087 1906. 1.002

.2811 2554. .2917 .3831E+05 .1945E-01 .2870

7 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2503. 199.4 .2960 571.3 1216. 936.9 753.0

.9863 1.004 12.33 10.10 .8584 2127. .2136

740.9 3.771 12.55 3.263 .9187 .1228 .4559

278.1 .9829E+05 1.000 2.716 .9099 1908. 1.007

.2829 2556. .2898 .3834E+05 .1932E-01 .2889

8 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2507. 197.3 .2951 562.3 1200. 923.7 741.1

.9798 1.006 12.37 10.15 .8573 2138. .2115

740.0 3.822 12.71 3.264 .9187 .1268 .4435

273.1 .9829E+05 1.000 2.728 .9105 1911. 1.009

.2837 2562. .2888 .3844E+05 .1925E-01 .2899

9 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2506. 194.9 .2943 553.0 1182. 909.4 728.5

.9726 1.008 12.40 10.19 .8565 2146. .2099

737.5 3.880 12.86 3.265 .9187 .1269 .4446

268.1 .9829E+05 1.000 2.738 .9112 1910. 1.012

.2845 2561. .2880 .3841E+05 .1920E-01 .2907

10 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2502. 178.1 .2893 487.8 1061. 810.5 641.1

.9195 1.022 12.64 10.53 .8489 2217. .1958

723.8 4.319 14.05 3.276 .9181 .1284 .4517

233.1 .9829E+05 1.000 2.818 .9154 1907. 1.029

.2894 2560. .2828 .3840E+05 .1885E-01 .2961

* * *

11 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

2501. 203.8 .2979 589.7 1250. 964.5 777.6

.9996 .9996 12.27 10.01 .8603 2110. .2173

745.0 3.666 12.27 3.260 .9187 .1237 .4494

288.1 .9829E+05 1.000 2.695 .9087 1906. 1.002

.2811 2554. .2917 .3831E+05 .1945E-01 .2870

12 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

3068. 223.0 .2874 549.1 1245. 962.5 758.7

.9810 1.043 12.95 11.23 .8350 2394. .1511

881.7 3.473 13.76 3.256 .9150 .9363E-01 .6670

255.1 .9829E+05 1.000 3.036 .8997 2338. 1.078

.2913 3113. .2833 .4669E+05 .1888E-01 .2956

13 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

3062. 218.8 .2834 548.4 1225. 944.8 743.7

.9850 1.051 13.12 11.31 .8284 2391. .1576

868.0 3.589 14.00 3.261 .9177 .1399 .4484

253.1 .9829E+05 1.000 3.036 .9012 2334. 1.073

.2954 3130. .2773 .4695E+05 .1849E-01 .3019

14 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

3063. 213.4 .2815 529.2 1189. 915.3 717.7

.9687 1.054 13.18 11.42 .8253 2416. .1521

862.1 3.705 14.35 3.263 .9173 .1401 .4513

243.1 .9829E+05 1.000 3.062 .9030 2335. 1.078

.2974 3131. .2753 .4697E+05 .1835E-01 .3041

15 H= .00 Mп= .0000 dGp= .000 St= .00 Пp=130

3060. 207.9 .2799 510.0 1152. 885.4 691.6

.9518 1.058 13.24 11.52 .8222 2441. .1464

856.6 3.825 14.72 3.266 .9168 .1415 .4503

233.1 .9829E+05 1.000 3.087 .9048 2333. 1.084

.2991 3130. .2737 .4695E+05 .1824E-01 .3059

* * *

2.3 Анализ результатов.

Рис. 1.1 Характеристика компрессора.

Результаты расчета представлены в табл. 2 и в виде графических зависимостей основных параметров двигателя от температуры на входе в него на рис. (1.1-1.5) соответственно.

Рис. 1.2 Зависимость температуры газа и мощности от температуры на входе.

Рис.1.3 Зависимость крутящего момента и удельного расхода от температуры на входе.

Рис. 1.4. Зависимость запаса устойчивости и расхода воздуха



Рис. 1.5. Зависимость удельной мощности и КПД ГТУ от температуры на входе.

На рис.1.1 представлена характеристика компрессора, проанализировав её можно отметить следующее, что при увеличении температуры на входе наша рабочая точка смещается влево по линии рабочих режимов (ЛРР). Это обусловлено увеличением плотности воздуха на входе в двигатель с ростом температуры Т_н^*. При этом работа турбины компрессора и, следовательно, работа компрессора остаются неизменными, так как теплоперепад срабатываемый на ТК постоянен, (Т_г^*/Т_тк^*=const), а (q(л)_тк?1,0) всё это приводит к снижению степени повышения полного давления и снижению расхода воздуха (рис.1.4). При снижении Т_н^* рабочая точка смещается вправо по ЛРР. При этом снижается плотность воздуха на входе в двигатель, что приводит к росту р_к^* и увеличению расхода воздуха (рис.1.4). При этом относительная частота вращения ротора турбокомпрессора достигет величины ~1,03, что вполне допустимо с точки зрения прочности вала.

Остановимся более подробно на рис.1.2 здесь представлена зависимость мощности от температуры на входе. Как уже отмечалось выше, при росте Т_н^* наблюдается снижение мощности от расчетного значения на 44,4%, это объясняется тем, что мощность определяется как произведение работы на расход, а так как расход снижается, то и мощность падает, что является неприемлемым согласно техническому заданию потребителя. При снижении Т_н^* нам необходимо из условия потребителя поддерживать значение мощности на заданном уровне или определённой величины. Этим обстоятельством обусловлено использование в данном расчете искусственной корректировки значения Т_г^* при принятой программе регулирования Т_г^*=const. В третьем блоке осуществлен выход двигателя на максимальную мощность, которая определяется по формуле:

N_{e max}= N_{e p}+ N_{e p}(0,12…0,3).

В нашем случае разница между значениями расчетной мощности и максимальной составляет ~13,2%, что удовлетворяет заданному условию, а также отвечает требованиям потребителя.

Также большой интерес представляет зависимость крутящего момента от температуры на входе в двигатель, которая представлена на рис.1.5. Как видно из графика при снижении Т_н^* наблюдается увеличение крутящего момента. Также из графика видно, что увеличение максимального значения крутящего момента составляет по сравнению с расчетным ~17,4%. Что примерно соответствует запасу прочности ~1,2, что является для нас вполне приемлемым, так как для конструктивных элементов ГТУ запас прочности назначают в пределах ~(1,6?1,8).

Заключение

В результате проделанной работы следует отметить, что с увеличением Т_н^* при законе регулирования Т_г^* = const мощность на выходном валу турбовального двигателя уменьшается, и характеристики двигателя, а именно N_e=f(Т_н) в летних условиях значительно ухудшаются. Поэтому в целях получения приемлемых характеристик двигатель проектируют таким образом, чтобы максимальная мощность обеспечивалась при повышенной температуре Т_н.огр^*. А при Т_н^*< Т_н.огр^* (в зоне ограничения мощности) закон изменения расхода топлива выбирают из условия N_e= N_{e мах}. В зимних условиях, следовательно, мощность ограничивается, путем снижения температуры газа перед турбиной и всех остальных параметров двигателя.

Также следует отметить, что данный двигатель продемонстрировал удовлетворительные эксплуатационные свойства во всём заданном диапазоне температур Т_н^*. Запасы газодинамической устойчивости на всех режимах работы не опускались ниже 16,5% (см. рис.1.4.), что является приемлемым. Экономичность двигателя возрастает в области низких температур за счёт уменьшения удельного расхода топлива на 3,3% (см. рис.1.3), что соответствует режиму работы двигателя на участке 1-3, на данном режиме работы поддерживается мощность на выходном валу двигателя постоянной. При уходе в область высоких температур на входе в двигатель наблюдается снижение экономичности, за счёт возрастания удельного расхода топлива на 13,6%. Отсюда видно, что двигатель более экономичен при работе в области отрицательных температур соответствующих -40^о..-50^о С.

Список использованной литературы

1. Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров «Теория авиационных газотурбинных двигателей» Ч. 2. М., «Машиностроение», 1978, 336 с.

2. В.В. Кулагин «Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок» М., «Машиностроение», 2002, 616 с.

3. Г.В. Павленко «Математическое моделирование авиационных ГТД при исследовании их эксплутационных характеристик» ХАИ, 1986, 123 с.

4. А.Л. Клячкин «Теория воздушно-реактивных двигателей» М. «Машиностроение», 1969.

Размещено на Allbest.ru