Термогазодинамический расчет ТРДД

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

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.

Остальные обозначения объяснены в тексте.



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)

Расход через наружный контур:

Степень повышения давления в вентиляторе (задана):

КПД вентиляторных ступеней. Из таблицы І по величине определяем тип ступени вентилятора - трансзвуковая, принимаем , тогда в соответствии с рис.1 величина .

Давление за вентилятором:

Работа сжатия воздуха в вентиляторе:

где: .

Температура воздуха на выходе из вентилятора:

1.2 Компрессор низкого давления

Расход воздуха через внутренний контур:.

Степень повышения давления в контуре (задана):

КПД компрессора НД (задан):

Работа сжатия воздуха в компрессоре НД:

Температура воздуха на выходе из компрессора НД:

Давление воздуха на выходе из компрессора НД:

1.3 Компрессор высокого давления

Давление на входе в компрессор ВД:

Температура на входе в компрессор ВД:

Степень повышения давления в компрессоре ВД (задана):

КПД компрессора ВД (задана):

Работа сжатия воздуха в компрессоре ВД:

Температура воздуха на выходе из компрессора ВД:

Давление на выходе из компрессора ВД:

1.4 Камера сгорания

Температура газа перед турбиной (задана):

Коэффициент полноты сгорания (задан):

Величина относительного расхода топлива:

где величина определена по рис.2(1) в зависимости от и . G_m - расход топлива кг/с.

Величина коэффициента избытка воздуха:

где:

Расход воздуха через камеру сгорания:

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

Расход топлива:

Коэффициент восстановления полного давления в КС (задан):

.

1.5 Турбина высокого давления

Давление на выходе из КС:

.

Расход газа через турбину ВД:

Работа, совершаемая газом в турбине ВД:

Температура газа за турбиной ВД:

где :.

КПД турбины ВД (задан):

Степень понижения давления в турбине ВД:



Давление газа на выходе из турбины ВД:

1.6 Турбина низкого давления

Расход газа через турбину НД:

выбирается по рис.3. В нашем случае , т.е. турбина не охлаждается, так как. В этом случае:

Работа газа, совершаемая в турбине НД:

КПД турбины НД (задан):

Степень понижения давления в турбине НД:



Давление за турбиной НД:

Температура газа за турбиной НД:

Расход через сопло внутреннего контура:

Степень понижения давления в сопле контура:

Скорость истечения газа из сопла:



Приведенная скорость на выходе из сопла внутреннего контура:

Величина эффективной площади выходного сечения сопла внутреннего контура:

Степень понижения давления в сопле наружного контура:

Скорость истечения газа из сопла наружного контура:

Приведенная скорость на выходе из сопла наружного контура:

Величина эффективной площади выходного сечения сопла наружного контура:

1.7 Удельные параметры двигателя и часовой расход топлива

Величина удельной тяги:

Удельный расход топлива:

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. 

2. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМПРЕССОРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

2.1 Расчет диаметральных размеров компрессора ВД

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

Приведённая абсолютная скорость на входе в компрессор ВД:

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

Необходимая кольцевая площадь на входе в компрессор ВД:

Выбираем величину скорости на выходе из компрессора:

принимаем

Приведённая абсолютная скорость на выходе из компрессора:

Кольцевая площадь на выходе из компрессора ВД:

Выбираем относительный диаметр втулки на выходе из компрессора ВД: принимаем

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

Наружный диаметр входного сечения компрессора ВД:

Внутренний диаметр входного сечения компрессора ВД:

Высота лопатки на входе в компрессор ВД:

Наружный диаметр на выходе из компрессора:

Внутренний диаметр компрессора ВД в выходном сечении:

Высота лопатки на выходе из компрессора:

Средний диаметр компрессора НД:

компрессор давление камера сгорание

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:

Проверка оптимального значения коэффициента расхода:

то есть значения и находятся в пределах оптимальных значений.

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

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:

Ширина лопаток входного направляющего аппарата определяется через величину удлинения. Принимаем

Ширина лопаток первого направляющего аппарата у втулки:

Величина удлинения рабочих лопаток последних ступеней. Принимаем

Ширина венца рабочих лопаток последней ступени:

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

Ширина венца направляющих лопаток последней ступени:

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.:

Осевой зазор между РК и НА последней ступени:

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

.

Тогда для первой ступени:

А для последней ступени:

Построение графика зависимости ширины венцов рабочих колес и направляющих аппаратов ступеней от порядкового номера ступени.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

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

Размещено на Allbest.ru