!!!!!Расчёт Д-30КП как прот. КР Студентам. Кн д кн д
 Скачать 1.12 Mb.
|
 1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ТИПА Д-30КП1 Рисунок 2.1 – Схема ТРДД со смешением потоков .1 Конструктивно-компоновочная схема двигателя Описание сечений сечение в - в – вход в компрессор двигателя; сечение кн.д - кн.д – выход из компрессора низкого давления 1.2 Описание ККС двигателя Двигатель спроектирован по двух роторной схеме. Входное устройство двигателя выполнено дозвуковым, цилиндрическим. Компрессор низкого давления имеет три ступени. Ротор барабанно-дискового типа. Рабочие лопатки первой ступени крепятся замком типа «ласточкин хвост», лопатки второй и третьей ступени крепятся шарнирными замками. Компрессор высокого давления имеет одиннадцать ступеней и входной направляющий аппарат (ВНА) с регулируемыми лопатками. Лопатки с помощью механизма устанавливаются в два положения -5 С (ВНА открыт) и -35 С (ВНА прикрыт). Рабочие лопатки первых двух ступеней имеют так же бандажные полки для демпфирования колебаний. Лопатки всех ступеней крепятся замками типа «ласточкин хвост». Направляющие аппараты всех ступеней, кроме первой и последней ступеней, крепятся консольно. За пятой и шестой ступенью сделано 3 клапана перепуска воздуха для обеспечения более устойчивой работы компрессора на пониженных режимах. Р отор КВД имеет дисковую конструкцию. Диски, по шлицам насаживаются на вал.Основная камера сгорания имеет 12 жаровых труб и трубчато-кольцевую конструкцию. Жаровые трубы хвостовой частью закреплены на газосборнике, а газосборник закреплён на сопловом аппарате (СА) первой ступени газовой турбины. Газовая турбина делится на две: турбину высокого давления (ТВД) и турбину низкого давления (ТНД). ТВД имеет две ступени, а ТНД - четыре. Лопатки СА и рабочие лопатки с дисками охлаждаются воздухом отбираемым за последней ступенью КВД конвективно-пленочным способом охлаждения. В ТНД охлаждаются только диски 3-й и 4-й ступени. Реактивное сопло является продолжением камеры смешения. Сопло, не регулируемое дозвуковое с реверсивным устройством. 2 Термодинамический расчёт двигателя типа ТРДДсм Термодинамический расчёт двигателя проводится с целью определения параметров газового потока (рабочего тела) в характерных сечениях, а так же удельной тяги (Руд) и удельного расхода топлива (Суд), характеризующих совершенство ТРДД со смешением потока. Режима работы ТРДД – стендовые условия; – расчётная высота полёта Нр = 0; – расчётное число Мн.р = 0; условиях – стандартные (Т*н = Тн = 288 К,  = рн = 101325 Па). Расчёт двигателя ведётся при следующих параметрах и допущениях: 1  . Показатели адиабаты для воздуха и продуктов сгорания топлива различны (для воздуха k = 1,4, для газа kг = 1,33).2. В каждом контрольном сечении проточной части двигателя неравномерность потока по сечению не учитывается. 3. Воздух, подаваемый на охлаждение элементов ГТ, отбирается за КВД и возвращается в проточную часть двигателя за турбиной. 4. Условно считается, что смешение потоков происходит в камере смешения, имеющей постоянную площадь поперечного сечения. 5. Расширение газа в сопле двигателя полное (рс = рн). 6. Отбор воздуха на самолётные нужды и утечки его не учитывается. 7. При измерении общей степени понижения давления газа в турбине двухвального ТРДД считается, что изменяется только степень понижения давления газа в ТНД (  ).8. Коэффициенты, учитывающие потери энергии во всех элементах силовой установки, кроме воздухосборника и компрессора постоянны. 9. Профиль температуры газа по длине рабочей лопатки газовой турбины усреднен. 10. Не учитываются потери тепла на нагрев элементов двигателя. 11. Поток считается одномерный. 12. Не рассчитывается отбор мощности на привод самолётных двигательных агрегатов. Данные, необходимые для проведения расчётов, указаны в таблице 2.1. Таблица 2.1 Данные двигателя-прототипа и по Заданию на КР
Исходные данные атмосферной среды на расчётном режиме: р*н = рн = 101325 Па; Т*н = Тн = 288 К. О птимальное значение расчётной степени повышения давления во втором контуре *кнд, соответствующее режиму максимальной удельной тяги.Для рассматриваемой схемы ТРДД указанная величина будет представлять собой степень давления в КНД, т. е. *кнд. Определение оптимального распределения работы цикла по контурам – графическое (рис. 2.1) Значение *кнд следует определять из условия оптимального распределения работы сжатия между первым и вторым контурами двухконтурного двигателя:  , (2.1)где р*II – полное давление воздушного потока во втором контуре; р*ТНД – полное давление газового потока на выходе из ТНД (I контура). Известно [3], что условие оптимального распределения работы цикла можно представить в виде соотношения статического давления рII и рт:  (2.2)По условию оптимального распределения работы цикла между первым и вторым контурами двигателя (2.2) построена известная зависимость:  ,представленная на рисунке 2.1. Из этой зависимости для ТРДД со смещением потоков определяется *КНД opt , соответствующая оптимальному распределения работы цикла:  ,при котором удельная тяга двигателя Руд принимает максимальное значение. Т  огда при   *КНД opt Рисунок 2.1 - График зависимости  Из условия равенства напоров: *КНД opt =*к II opt получаем: *КНД р = 2,08.  .Основываясь на диаграмме, принимаем Тогда:  Полученное значение *КНД, близко к расчётному значению *КНД р = 2,08 – одной из характеристик компрессора низкого давления. Для КВД выбирается характеристика с *к.р = 9,71. И мея значение *кнд и *квд, выполним расчёт параметров ТРДДсм в стендовых условиях. Результаты расчёта сводим в таблицу 2.5. Таблицы 2.5 Термодинамический расчёт ТРДДсм
Выводы по термодинамическому расчёту исследуемого ТРДДсм 2 ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТРДДГазодинамический расчёт двигателя выполняется с целью определения геометрических размеров его элементов, числа ступеней компрессора и турбины, а также формы их проточных частей. Расчёт производится для стендовых условий (Т*н = Тн = 288 К, р*н = рн = 101325 Па). В процессе газодинамического расчёта необходимо использовать данные термодинамического расчёта двигателя. 2.1 Расчёт компрессора низкого давления При расчёте КНД определяется площадь на входе и на выходе, а также размеры первой и последней ступени. Расчёт выполняется в следующем порядке: 1 Определяется площадь входа в КНД. Площадь находится из уравнения расхода:  ,где Fв – площадь входа в компрессор; Gв = GвI + GвII – суммарный расход воздуха через двигатель (  = .... кг/с);Т*в – полная температура воздуха на входе в компрессор; КG – коэффициент, учитывающий неравномерность поля скоростей по высоте лопатки и влияния пограничного слоя на стенках канала; mв – коэффициент рода газа (воздуха); р*в – полное давление воздуха на входе в компрессор; q(в) – относительная плотность тока на входе в компрессор. Так как изменение диаметральных размеров нежелательно (что привело бы к изменению размеров мотогондолы), то решим обратную задачу, т. е. по известной площади входа (Dв = ...... м) определяется относительная плотность тока:   .2. Диаметр втулки рабочего колеса первой ступени КНД Его находим из выражения:  ,где  - диаметр втулки; - диаметр рабочего колеса; - относительный диаметр втулки. .3 Находим длину лопатки:  4 Определяем средний диаметр рабочей лопатки:  .5 Вычисляем площадь выхода из компрессора по тому же уравнению, что и Fв:  .Значение  и  взяты из термодинамического расчёта.6 Диаметр компрессора НД по входу  .7 Диаметр втулки последней ступени КНД:  .Форма проточной части Dср.в = Dср.к = const. 8 Длина лопатки по выходу КНД:   .2.2 Расчёт компрессора высокого давления 1 Определяется площадь входа в КВД Площадь находится из уравнения расхода газа  .2 Определяется диаметр втулки рабочего колеса I ступни КВД Диаметр Dвт находим из выражения:  3 Находим длину лопатки:  .4 Определяется средний диаметр рабочего колеса:  .5 Вычисляется площадь выхода из компрессора по тому же уравнению, что и Fв.  .6 Диаметр компрессора высокого давления по корпусу (к)  .7 Диаметр втулки последней z-й ступени КВД:  .8 Длина лопатки:  9 Для нахождения площади Fк КВД необходимо задаться значением q(к КВД).Принимаем ск КВД = 127 м/с (как у прототипа). Тогда q(к КВД) = 0,377:  .10 Диаметр втулки:  .11 Средний диаметр:  .12 Длина лопатки:  2.4 Расчёт ступеней КНД Расчёт производится в следующем порядке: 1 Определяется частота вращения ротора:  ,где uк НД – окружная скорость ротора концевых сечений рабочих лопаток КНД, м/с. 2 Окружная скорость на среднем диаметре:  .3 Количество ступеней:  Здесь к НД – средний коэффициент нагрузки ступени, (0,25…0,35) Lк НД – работа, затрачиваемая на сжатие воздуха в КНД. 2.5 Расчёт числа ступеней КВД Расчёт производится по аналогии с КНД. 1 Определяется частота вращения ротора  .2 Определяется окружная скорость на среднем диаметре:  .3 Определяется количество ступеней:  2.6 Распределение работы сжатия Для КВД, являющегося однородным высоконапорным компрессором, работу сжатия распределяют следующим образом: 1 Определяют среднее значение работы ступени:  2 Распределить работу сжатия по ступеням. Для КВД, являющегося однороторным высоконапорным компрессором, работа сжатия LКВД распределяется следующим образом: Для I ступени Lст I = (1,0…1,15)Lк ВД. Д ля II ступени Lст II = (1,1…1,25)Lк ВД.Для предпоследней ступени Lст z-1 = (0,85…1,05)Lк ВД. Для последней ступени Lст z = (0,8…0,95)Lк ВД. На каждую оставшуюся ступень работа будет одинаковой, исходя из следующего отношения:  .Распределение работы между ступенями сведено в таблицу 2.6. Таблица 2.6 Распределение работы ступеней
2.7 Расчёт камеры сгорания При расчёте основной камеры сгорания определяются: 1 Объём камеры сгорания: Общий объём ОКС определяется значением теплонапряжённости камеры сгорания и рассчитывается по формуле:  ,где VКС – общий объём камеры сгорания, м3; Gт.ч – часовой расход топлива, кг/ч; г – коэффициент выделения теплоты (0,97…0,98); QV – теплонапряжённость камеры сгорания; Нu – теплотворная способность топлива, Дж/кг (43100 Дж/кг);  - давление воздуха на входе в камеры сгорания. .Здесь gт – относительный расход топлива. Тогда:  .2 Максимальное поперечное сечение проточной части: определяется по параметрам воздуха на выходе из компрессора ВД с использованием уравнения неразрывности потока:  ,где– условная средняя расходная скорость воздуха в максимальном сечении камеры сгорания (ск.р);  - плотность замороженного потока воздуха, определяемая из уравнения состояния: ; .3 Длина камеры сгорания: принимаем, что расстояние между внутренним и внешним диаметром (кожухом) камеры сгорания равна длине лопатки hк.в ступени КВД, а длина камеры сгорания будет составлять:  ,где максимальный диаметр КС DКС находим по площади FКС max  .2.8 Расчёт турбины высокого давления Газодинамический расчёт ТВД производится в предположении о том, что перепад давлений в сопловом аппарате 1 ступени ТВД критический. Р асчёт производится в следующем порядке:1 Определяется площадь входа в ТВД с использованием уравнения неразрывности:  .2 Диаметр рабочего колеса первой ступени. Турбина высокого давления выполнена с проточной частью DВТ = const.  .3 Диаметр втулки:  .4 Длина лопатки:  5. Статистическая температура потока. Задается значение числа М на выходе из турбины высокого давления М = 0,36. Тогда:  .6 Скорость потока:  .7 Статистическое давление потока:  .8 Массовая плотность:  .9 Площадь проточной части турбины высокого давления:  .10 Длина лопатки РК ТВД определяется по площади FТВД и диаметру втулки.  .2.9 Расчёт турбины низкого давления Расчёт ТНД сводится к определению параметров на выходе из турбины: 1 Площадь выхода Задаемся значением числа М полета на выходе из ТНД. Принимаем МТНД = 0,65. Теперь из выражения числа М находим скорость сТНД. Из уравнения состояния газа определяем плотность газа. Тогда:  .2 Длина лопатки Определяется по известной площади Fт ТНД и диаметру втулки:  .Расчёт числа ступеней ТВД Число ступеней турбины высокого давления определяется по следующей формуле:   ,где  - работа, полученная при расширении газов в ТНД; - коэффициент нагрузки ступени ТВД; - окружная скорость на среднем радиусе. ; Расчёт числа ступеней ТНД  ,где  - суммарный коэффициент нагрузки; , ; ; 2.10 Определение размеров камеры смешения Размеры камеры смешения находятся в следующем порядке: 1 Определяется площадь на входе в камеру смешения по уравнению сохранения расхода газа:  ; .Найдем суммарную площадь, т.е. площадь на входе в камеру смешения.  .2 Находим площадь выхода из камеры смешения:  ,где ссм – скорость потока газа в сечении см-см; см – плотность газа в сечении см-см. Определяем см из следующего уравнения:  .Находим площадь выхода Fсм:  .3 Длина цилиндрической части камеры смешения должна быть hсм Dсм:  .2.11 Определение размеров реактивного сопла Площадь критического сечения сопла и по его площади – диаметр. 1 Площадь критического сечения сопла  .2 Диаметр критического сечения сопла:  .П араметры, полученные в термодинамическом и газодинамическом расчётах положены в основу проектируемого двигателя.Заключение Построить распределение газодинамических параметров по длине ГТД  Где графики??  р* р Т* Т с Нет титульного листа! Нет задания на КР! Я не вижу анализа рабочего процесса с использование основных уравнений!!!! Нет выводов по КР в конкретных параметрах в сравнении с прототипом!!!!!!!!!!!!! Нет списка Литературы!!!!!!!! По тексту нет ссылок на литературу!! УДАЧИ В РАБОТЕ! НЕ ОШИБИТЕСЬ В ВАРИАНТЕ! | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
=101320*0,98 = 
= 96235*2,08 =
=
=288*1,247=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
– табличная функция (ГДФ)
– табличная функция (ГДФ)
=
=
=
=
=
=
=
=?????
=