Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении
Федеральное агентство по образованию РФГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образованияПермский государственный технический университетАэрокосмический факультетКафедра "Ракетно-космическая техника и энергетические установки"Курсовая работаРАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИВыполнил: студент гр. ЭМСз-09Дворников С. Ю. Проверил: ст. преподаватель каф. РКТ и ЭУ Петрова Е. Н.Пермь, 2010СодержаниеВведение
1. Исходные данные
2. Расчет газотурбинного двигателя
Заключение
Список литературы
Приложение 1.
ВВЕДЕНИЕ
Газотурбинный двигатель (ГТД) -- один из видов теплового двигателя, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.
Превращение теплоты в работу осуществляется в нескольких агрегатах ГТД (рис.1)
Рис. 1. Схема газотурбинного двигателя:
ТН - топливный насос; КС - камера сгорания; К - компрессор; Т - турбина; ЭГ - электрогенератор.
Сначала воздушный компрессор сжимает атмосферный воздух, повышая его давление, и непрерывно подает его в камеру сгорания. Туда же топливным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Затем образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее через сопловой аппарат с повышенной температурой и почти тем же давлением, что и на выходе из компрессора. Следовательно, горение топлива происходит при постоянном давлении.
В газовой турбине продукты сгорания адиабатно расширяются, в результате чего их температура снижается, а давление уменьшается до атмосферного.
Рис. 2. Цикл газотурбинного двигателя.
Заменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2-3 на рис. 2), а охлаждение выброшенных в атмосферу продуктов сгорания - изобарным отводом теплоты (линия 1-4), получается цикл ГТД:
1-2 - сжатие рабочего тела от атмосферного давления до давления в двигателе;
2-3 - горение в камере;
3-4 - процесс адиабатного расширения рабочего тела;
4-1 - отработанные газы выбрасываются в атмосферу.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Р1 = 0,075 МПа - давление перед компрессором.
Т1 = 4C - температура воздуха перед компрессором.
= 4 - степень повышения давления в компрессоре .
с = 2,3 - степень предварительного расширения.
CP = 1 кДж/(кг·К) - теплоемкость при постоянном давлении.
R = 287 Дж/(кг·К) - удельная газовая постоянная.
k = 1,4 - коэффициент адиабаты .
Схема расчета:
1. основных показателей во всех основных точках цикла;
2. количества теплоты участков цикла;
3. изменение параметров изменение внутренней энергии; изменение удельной теплоемкости; изменение удельной энтропии;
4. работа каждого процесса цикла;
5. термический КПД цикла через характеристики цикла.
РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
1. Основные показатели во всех основных точках цикла:
Точка 1:
P1=0.075МПа
T1=4+273=277К
V1=R1·T1/P1=1.059м/куб
Точка 2:
Точка 3:
Точка 4:
P=const=P4=P1=0.075МПа
|
№ | P,МПа | V,м3 | T, К | u, | i, | S, | |
1 | 0,075 | 1,059 | 277 | 195,7 | 273 | 74,3 | |
2 | 0,3 | 0,410 | 428,74 | 305,69 | 428,69 | 74,3 | |
3 | 0,3 | 0,943 | 986,102 | 703,1 | 986 | 907,2 | |
4 | 0,075 | 2,539 | 663,6 | 473,1 | 663,5 | 907,2 | |
|
2. Количество теплоты участков
1-2:
2-3:
3-4:
4-1:
3. Изменение параметров , , для процессов.
Процесс 1-2:
Процесс 2-3:
Процесс 3-4:
Процесс 4-1:
4. Работа каждого процесса
1-2:
2-3:
3-4:
4-1:
|
№ | l, Дж | q, кДж | Дu, | Дi, | ДS, | |
1-2 | -108900 | 0 | 109,99 | 155,69 | 0 | |
2-3 | 159962,89 | 557,3 | 397,41 | 557,31 | 832,9 | |
3-4 | 231400 | 0 | -230 | -322,5 | 0 | |
4-1 | -110954,2 | -390,5 | -277,4 | -390,5 | -832,9 | |
|
5. Термический КПД цикла через характеристики цикла.
Полученное значение КПД сравнить со значением, определенным по формуле:
Рис. 3. Расчетный цикл газотурбинного двигателя
Рис. 4. TS-диаграмма работы газотурбинного двигателя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе был произведен расчет газотурбинного двигателя с подводом при постоянном давлении. Были рассчитаны технические показатели в основных точках цикла, количество теплоты, изменение параметров, а также термический КПД через характеристики цикла.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Арсеньев Г.В. Энергетические установки// М.: Высшая школа. 1991. С. 336.
2. Бендерский Б.Я. Техническая термодинамика и теплопередача// Курс лекций с краткими биографиями ученых: Учебное пособие. 2007. С. 264.
3. Нихамкин М.А., Зальцман М.М. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А: Учеб. пособие. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2002.- 120 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
К курсовой работе необходимо приложить схему двигателя ПС-90А и систему охлаждения основных узлов двигателя.
Исходные данные
|
№ | Р1, МПа | Т1, оС | | (приложение 1) | (приложение 2) | |
1 | 0,08 | 12 | 6 | схема двигателя ПС-90А | охлаждение КС | |
2 | 0,1 | 15 | 5,5 | | охлаждение турбины | |
3 | 0,07 | 0 | 6,2 | | охлаждение КС | |
4 | 0,075 | -25 | 4 | | охлаждение турбины | |
5 | 0,09 | - 4 | 4,5 | | охлаждение КС | |
6 | 0,095 | - 45 | 5 | | охлаждение турбины | |
7 | 0,08 | 45 | 5,2 | | охлаждение КС | |
8 | 0,1 | 25 | 4,3 | | охлаждение турбины | |
9 | 0,07 | 5 | 4,7 | | охлаждение КС | |
10 | 0,075 | 20 | 6,3 | | охлаждение турбины | |
11 | 0,09 | -20 | 6 | | охлаждение КС | |
12 | 0,095 | 35 | 5,5 | | охлаждение турбины | |
13 | 0,08 | -35 | 6,2 | | охлаждение КС | |
14 | 0,1 | -10 | 4 | | охлаждение турбины | |
15 | 0,07 | - 30 | 4,5 | | охлаждение КС | |
16 | 0,075 | 30 | 5 | | охлаждение турбины | |
17 | 0,09 | 40 | 5,2 | | охлаждение КС | |
18 | 0,095 | -40 | 4,3 | | охлаждение турбины | |
19 | 0,075 | -15 | 4,7 | | охлаждение КС | |
20 | 0,09 | 0 | 6,3 | | охлаждение турбины | |
|