Газодинамический расчет на заданном режиме

 

 

10.  Количество ступеней компрессора.

Известно, что , где - степени повышения давления воздуха в ступенях. Обычно для дозвуковой ступени Принимаем .

Принимая равномерное  повышение давления воздуха в  ступенях , получаем , n – количество ступеней. Последнее уравнение следует прологарифмировать для определения n.

 

Окончательно получим:

 

 

 

 

КНД n=3

КВД n=5

 

11.  Длина компрессора.

Ее можно определить по формуле:

 

Где - сумма хорд рабочих колес; - сумма хорд лопаток направляющих аппаратов; - сумма осевых зазоров между рабочими колесами и направляющими аппаратами.

Известно, что для одной  ступени компрессора хорды Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

рабочей и направляющей лопатки  равны .

Кроме того, хорда лопатки (рабочей и направляющей) зависит  от длины лопатки, следовательно, хорда  лопаток уменьшается по длине  компрессора. Для приближенного  определения длины компрессора  можно использовать понятие средней  длины хорды лопаток.

 

- средняя хорда рабочих лопаток:

 

где - средняя высота лопаток компрессора.

 

.

 

Существует определенная зависимость между осевым зазором  и хордой лопатки:

 

Принимаем = 0,015 м.

С учетом вышесказанного формула  длины компрессора принимает  вид:

 

где - средняя длина одной ступени; - количество ступеней. Задавшись определенной величиной осевого зазора , окончательно получим:

 

 

 

12.  Мощность, потребляемая компрессором:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

Камера сгорания

 

Камера сгорания предназначена  для подвода тепла к рабочему телу путем сгорания топлива в  кислороде воздуха. Камера сгорания является элементом двигателя, от которого в большой степени зависит  экономичность и надежность работы.

Расчет камеры сгорания сводится к определению:

- параметров газа на  выходе из камеры сгорания 

 

- длины камеры сгорания- ;

- относительной массы  топлива - .

 

Сечение Г-Г

 

1. Полное давление газов:

 

где - коэффициент сохранения полного давления.

Он учитывает потери полного  давления в камере сгорания:

 

Принимаем .

 

2. Полная температура газов:

 

3. Статическая температура газов:

 

- осевая составляющая  абсолютной скорости потока газа.

 

Принимаем:

- удельная теплоемкость  газов при постоянном давлении.

 

Для продуктов сгорания: =1,33; .

 

 

 

 

Статическое давление газов. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

Определяем из уравнения  связи параметров газа в адиабатном процессе:

 

4. Плотность газа:

 

 

5. Диаметр камеры сгорания.

Диаметр камеры сгорания на входе (сечение К-К) определяется (равен) диаметром компрессора на выходе (сечение Г-Г) определяется (равен) диаметром турбины.

6. Длина камеры сгорания.

 

где - длина диффузора, ; – длина жаровой трубы, . Принимаем и м.

 

7. Относительная масса топлива:

 

- коэффициент полного сгорания топлива.

 

Принимаем .

- рабочая теплотворная  способность топлива. Для авиа керосина:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТурбинаИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

Турбина предназначена для  преобразования энергии газа в механическую энергию, которая используется для  привода компрессоров и агрегатов.

Расчет турбины сводится к определению следующих величин:

- степень понижения давления  газа –

- параметров газа на выходе из турбины –

- геометрических размеров  турбины – диаметров на входе  и выходе, длины турбины, высоты  лопаток на входе и выходе

- количество ступеней  турбины.

 

Сечение Г-Г

 

1. Площадь проходного сечения:

 

 

2. Наружный диаметр турбины.

 

Принимаем: .

 

3. Внутренний диаметр турбины.

 

4. Длина лопаток:

 

 

5. Средний диаметр турбины:

Обычно расширение канала в турбине обеспечивается за счет увеличения наружного диаметра () и уменьшения внутреннего диаметра (), при этом .

 

 

6. Степень понижения газа в турбине.

Определяется из условия  баланса мощностей турбины ( и компрессора :

 

 

 

- работа компрессора

 - работа турбины. Определяют из уравнения сохранения энИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

ергии применительно для турбины.

 

 - степень понижения давления газа в турбине;

- КПД турбины.  Принимаем:

 

 

 

Сечение Т-Т

 

1. Полное давление газа

 

2. Полная температура газа.

Определяется из уравнения  сохранения энергии, применительно  для турбины:

 

 

3. Статическая температура газа.

 

- осевая составляющая  абсолютной скорости

 

Принимаем:

 

 

4. Статическое давление газа.

 

5. Плотность газа.

Площадь проходного сечения. Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

6. Длина рабочих лопаток турбины.

Исходя из принятого закона профилирования проточной части  турбины (, имеем , откуда

 

7. Наружный и внутренний диаметр турбины.

 

 

8. Подбор количества ступеней производят из условий ограничения работы турбины в одной ступени, по соображениям снижения КПД ступени при чрезмерном увеличении нагрузки на ступень.

Количество ступеней для  ТРД зависит от - степени повышения давления воздуха в компрессоре. Т.к. , то турбина трехступенчатая реактивная.

9. Длина турбины.

 

где - средняя хорда рабочих и сопловых лопаток,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходное  устройствоИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

Выходное устройство предназначено  для преобразования оставшейся энергии газа (тепла) в кинетическую энергию направленного давление и отвода газа от двигателя.

Расчет выходного устройства сводится к определению:

- параметров газа на  выходе из сопла

- скорости истечения газа  из сопла

- геометрических размеров  – диаметра и длины выпускной  трубы; диаметра и длины сопла.

Сечение Т-T^’

 

1. Площадь проходного сечения.

 

2. Диаметр проходного сечения.

 

3. Располагаемая степень понижения давления газа.

 

1. Скорость истечения газа из сопла:

 

 

2. Статическое давление газа:

 

 

 

3. Статическая температура газа.

 

 

4. Плотность газа.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

5. Площадь проходного сечения.

 

6. Диаметр сопла.

 

7. Длина выпускной трубы:

 

8. Длина сопла:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные  параметры двигателяИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

1. Тяга двигателя.

 

 

2. Удельная тяга двигателя.

 

3. Удельный расход топлива.

 

4. Эффективный КПД цикла.

 

 

 

 

 

5. Расход воздуха через внешний контур:

 

6. Расход воздуха через внутренний контур:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Построение  характеристик ГТДИзм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 

 

 

 

Расчет реверсивного устройства

Допустимые растяжения, растягивающие напряжения для выхлопной  и удлинительной трубы: σ=5÷12 Н/

Определение силы на один болт крепления: Р=р/z, где z - число болтов

Момент, изгибающий фланец: М=рb

Для расчетного сечения фланца цилиндрической полости с диаметром (Д-2d) и толщеной а – момент сопротивления изгибу будет равен:

W=

и напряжение изгиба

Допустимые напряжения для  изгиба фланцев и растяжение болтов составляют даН/. При расчете элементов выхлопной системы как оболочки допустимые напряжения имеют следующую величину: Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

 даН/

τ=10 даН/

Запас на прочность

К= – предел длительной прочности.