термо и газдинаический расчет ТРД. Термо_и_газодинамический_расчет_DTRD_двигателя_1. 1. Термо и газодинамический расчет двигателя
 Скачать 0.6 Mb.
|
1 2 Определение размеров сечения на входе в КВД Вход воздуха в компрыессор высокого давления, как правило осевой. При плавных очертаниях проточной части, когда переход из одного каскада компрессора в другой осуществляется без значительного искривления линий тока, скорость воздуха на входе в каскад компрессора приблизительно равна или на 5 – 10 м/с больше скорости воздуха на выходе из первого каскада. Задаваясь этой скоростью  находим приведенную скорость  Относительная плотность тока  Площадь сечения на входе в компрессор:  где  - расход воздуха через компрессор с учетом того, что за первым каскадом отбора нет; - коэфициент учитывающий потери в полном давлении.Внеший диаметр рабочего колеса первой ступени компрессора обычно немного меньше внешнего диаметра последней ступени первого каскада.  Диаметр втулки первой ступени определяется по величине   2.6. Определение размеров сечения на выходе из КВД Используя полученные из теплового расчета значения температуры потока за компрессором и давления, и задаваясь осевой скоротью воздуха из диапазона 120 – 150 м/с определяем последовательно: Степень повышения давления воздуха в компрессоре высокого давления  Приведенную скорость, задавшись осевой   Относительную плотность потока  Расход воздуха через компрессор высокого давления учитывая отбор на охлаждение в 2%  Площадь поперечного сечения  2.7. Профилирование газовоздушного тракта По известным площадям и диаметрам расчетных сечений строим меридиальное сечение проточной части. Эта операция допускает многозначность решения. Однако рекомендуется пользоваться следующими соображениями. Каскад компрессора следует профилировать по закону  , если оказывается, что впоследних ступенях высота лопатки  , то в этих ступенях необходимо изменить или скорость  , или перейти к другому профилю меридионального сечения, а именно на последних ступенях к закону  или  .Принимая во внимание эти рекомендации, выбираем схему меридианального сечения с  . Высота лопатки:  Относительный диаметр втулки последней ступени:ы  Высота лопатки и относительный диаметр втулки лежат в нужных пределах. Окончательно решаем, что компрессор высокого давления профилируется по схеме с постоянным внешним диаметром. 2.8. Определение числа ступеней КВД Для построения проточной части компрессора нужно знать осевые размеры. Для их примерного определения найдем число ступеней компрессора высокого давления. Считаем что скорость на концах рабочих лопаток первого крмпрессора высокого давления равна средней скорости, т.е. скорости на среднем диаметре, турбины высокого давления  Суммарный коэфициент затраченного напора имеет вид:  Поскольку воздух к компрессору подходит нагретым, его скорость уменьшена по сравнению со скоростью на входе, то считаем первую ступень дозвуковой. Значение коэффициента затраченного напора для такой ступени по статистике  Средний коэффициент напора ступени компрессора высокого давления  Принимаем что  Число ступеней компрессора высокого давления  Определяем полученное значение до ближайшего целого числа. Второй каскад компрессора имеет  Ступень на входе дозвуковая, так как относительная скорость на входе в ступень  Температура заторможенного потока в сечение  Приведенная скорость в сечение формул  , меньше 1,05 Это указывает, что расчет числа ступеней проводится по верной методике.2.9. Определение размеров сечения и параметров потока в ТВД Находим расход газа через первый сопловой аппарат турбины высокого давления по формуле:  где относительное количество отбираемого воздуха и топлива известны из термодинамического расчета:  Коэфициент m, входящий в уравнение расхода, для газа примерно рекомендуемому для воздуха. Необходимо определить относительную плотность тока. Так как перепад давления в сопловом аппарате турбины высокого давления близок к критическому, то  . Примем  . Зная расход газа, давления и температуру в сечение и относительную плотность тока, найдем площадь сечения турбины.  .В этой формуле коэффициент  . Учитывает потери в сопловом аппарате турбины; значение угла выхода потока получено раньше.Средний диаметр рабочего колеса первой ступени турбины назначаем, исходя из формы проточной части двигателя, т.е. из условия компановки турбины с компрессором высокого давления. Вдобавок используем статистическую зависимость, по которой диаметр турбины на среднем радиусе равен или на 10 – 15 % больше диаметра компрессора. Находим значение  .По этому диаметру (  ) и площади проточной части определяется высота рабочей лопатки первой ступени. Далее необходимо проверить, удовлетворяются ли условиям прочности лопатки при полученных значениях  .Для этого определяем напряжение разрыва в корневом сечение и сравнивается с допускаемым напряжением:  где -  - плотность материалла лопатки  - коэфициент формы лопатки. Его значение для турбинных лопаток лежит в диапазоне 0.5 – 0.6. Выбираем материал лопатки, исходя из её температуры и механических характеристик –Ж66-КП .Запас прыочности  . Причем запас длительной прочности взят для  часов.Условия прочности удовлетворяется.В заключение определяются температура и давление газа за турбиной высокого давления.  . Определяем мощности компрессора и турбины высокого давления и частоту вращения.  . . . .2.10. Определение параметров потока и размеров сечения в ТНД Расход газа через турбину низкого давления определяется с учетом того, что воздух, охлаждающий турбину высокого давления, смешивается с газовым потоком. Температура газа на входе в турбину низкого давления не превышает 1200К поэтому лопатки можно не охлаждать, ограничившись только охлаждением дисков.  .Угол выхода из соплового аппарата  . Принимаем значение  .Угол выхода потока из соплового аппарата турбины низкого давления обычно докритический. Значение приведенной скорости тока  . Этому соответствует значения относительной плотности тока из диапазона 0,95 – 0.99. Выбираем  Площадь сечения проточной части  Задавшись средним диаметром первой ступени ТНД равным среднему диаметру ТВД, найдем длину рабочих лопаток первой ступени и диаметры    Число ступеней турбины низкого давления было определено раньше. Уточним только работу в турбине, нужную для расчета параметров потока.  Определим параметры потока на выходе из турбины низкого давления. Температура и давление:   Коэфициент сохранения полного давления  зависит от кострукции корпуса. Принимаем равным 0.99.Для определения размеров сечения на выходе из турбины низкого давления необходимо задаться приведенной скоростью газового потока за турбиной  . Можно принимать  . Принимаем равным 0.6.Тогда площадь сечения  Турбину профилируем со средним диаметром  . Определяем по найденной площади и среднему диаметру высоту рабочеый лопатки на выходе из турбины: Наружный и внутренний диаметр колеса:   Отношение среднего диаметра к высоте лопатки на выходе  Останавливаемся на расчитанной схеме. Заканчивается расчет ротора низкого давления определением частоты вращения  2.21. Определение параметров потока и размеров сечения на выходе из сопла Используя значения температур за турбиной и за вентилятором, найдем температуру газов на выходе из сопла:  Давление газа на выходе из каымеры смешения и сопла определяется по приближенной формуле  где коэфициент  учитываем потери полного давления при ударе газовых потоков разных скоростей и давлений полное давление на выходе из наружного контура  потери полного давления в наружном контуре  - полное давление газа за турбиной.Все члены вырожения для давления известны. Получаем  После определения дыавления смеси потоков на срезе сопла надо найти распологаемое отношение давлений  В этом случае режим истечения докритический, расширение газа полное, относительная плотность потока меньше одного. Для определения площади поперечного сечения сопла необходимо знать величину  . Для её нахождения найдем скорость газов: Найдем критическую скорость  Таким образом можно найти относительную скорость потока  и относительную плотность  Температура на срезе сопла вырожается через скорость  Тепреь определяем площадь  По найденной площади находим диаметр сопла  По найденным диаметральным размерам сечений строится меридиальное сечение проточной части двигателя. Газодинамический расчет на этом заканчивается. 2.22. Определение уточненых значений основных параметров проектируемого двигателя Определим удельную тягу двигателя первого контура:  Определим удельную тягу двигателя второго контура:  Определим общую удельную тягу:  Полученное значение взлетной тяги является окончательным и может отличаться от предоставленной на  . Для всех типов двигателей с целью определения часового расхода топлива сначала определим расход топлива в камере сгорании:  Часовой расход топлива:  Удельный расход топлива:  Удельная тяга  1 2 |