курсовой проект 11д-47 двигателя. Курсовой проект ТНА(РД-119) - Ян Бо. Курсовой проект По курсу Детали машин
 Скачать 475.07 Kb.
|
ОГЛАВЛЕНИЕОГЛАВЛЕНИЕ 2 Введение 3 Задание к курсовому проекту 4 1.Описание конструкции ТНА[9] 5 2.Схема подачи 6 3.Физические свойства компонентов[2] 7 4.Расчёт насоса окислителя 9 5.Расчёт насоса горючего 14 6.Расчёт турбины 18 7.Баланс мощностей 24 Литератур 26 Приложение А : результаты расчёта насоса окислителя 27 Приложение Б : результаты расчёта насоса горючего 29 Приложение В : результаты расчёта турбины 31 Приложение Г : расчёт баланса мощностей при «Math CAD» 34 ВведениеКурсовой проект состоит из трёх графических листов формата А1 и пояснительной записки. Расчетная часть проекта выполнена в редакторе «TruboPump», «MathCAD» и содержит следующие части: I. Расчеты насосов окислителя и горючего: 1. Расчет подводящего устройства. 2. Определение максимальной частоты вращения ротора. 3. Расчет геометрических размеров шнека. 4. Расчет геометрических размеров центробежного колеса. 5. Расчет отводящего устройства насоса. 6. Расчет потерь в проточной части и определение КПД. II. Расчет активной турбины: 1. Выбор типа турбины и схемы ДУ. 2. Расчет потерь и геометрии проточной части. 3. Выбор профилей сопловой и рабочей решетки. 4. Определение КПД на расчетном режиме. Графическая часть проекта выполнена в редакторе «КОМПАС-3D» и содержит: ЛИСТ №1. Результаты проектирования насоса окислителя 1. Профилирование меридионального сечения шнекоцентробежного колеса. 2. Развертка шнека с изображением треугольников скоростей на входе и выходе. 3. Построение треугольников скоростей на входе и на выходе для центробежного колеса. 4. Профилирование лопаток центробежного колеса и шнека в плане, закон изменения площади в проточной части насоса. 5. Проектирование кольцевого подвода отводящего и устройства – спирального сборника, безлопаточного и конического диффузоров. ЛИСТ №2. Результаты проектирования турбины. 1. Профилирование меридионального сечения турбины, рабочей решетки и соплового аппарата. 2. Построение треугольников скоростей. 3. Построение диаграммы баланса мощностей ТНА. 4. Изображение принципиальной схемы двигательной установки. ЛИСТ №3. Общий ВИД ТНА[8] Чертеж общего вила ТНА с техническим описанием, приводимым в расчетнопояснительной записке. Задание к курсовому проектуИсходные данные[1]: Тяга P = 105 кН; Удельный импульс Iу = 3520 м/с; Давление в камере сгорания pк = 8,05 МПа; Давление в выходном сечении сопла pа = 6 кПа; Мин. давление на входе в насос окислителя p1О = 3,5 ата; (0,355 МПа) Давление на выходе из насоса окислителя p2О = 102 ата; (10,335 МПа) Мин. давление на входе в насос горючего p1Г = 1,8 ата; (0,182 МПа) Давление на выходе из насоса горючего p2Г = 115 ата; (11,652 МПа) Число оборотов турбины и насосов n = 21000 об/мин; (частота вращения ω = 2199 рад/сек) Температура на входе в турбину T0* = 1033 К; Давление на входе в турбину p1Т = 57 ата; (5,776 МПа) Давление на выходе из турбины p2Т = 2,1 ата; (0,213 МПа) Схема двигательной установки – без дожигания; Аналог двигательной установки – РД-119. Описание конструкции ТНА[9]Турбонасосный агрегат двигателя состоит из турбины[А] и двух насосов: окислителя[В] и горючего[Б]. Определяющим при выборе основных параметров и конструктивной схемы турбонасосного агрегата было стремление обеспечить заданные расходы и давления подачи окислителя и горючего при максимальной экономичности и минимальных габаритах и весе ТНА. Оба насоса турбонасосного агрегата одноступенчатые, центробежного типа, с односторонним подводом компонента и шнековыми преднасосамиперед центробежным колесом[20, 53]. Турбина - осевая, высокоперепадная, двухступенчатая, активного типа. Высокие антикавитационные качества шнекоцентробежных насосов ( CКР>4000)‚ полученные за счет выбора оптимальной геометрии шнеков[24, 56] (относительного наружного диаметра, густоты решетки профилей, угла установки лопаток, специальной формы заправки входных кромок лопаток) и специального профилирования проточной части центробежных колес, позволили выбрать высокое число оборотов ТНА 21 000 об/мин) и благодаря этому создать относительно легкий турбонасосный агрегат с высокими энергетическими показателями. В качестве рабочего тела турбины используются продукты разложения одного из компонентов топлива – диметилгидразина, что определило температуру рабочего тела на входе в турбину. Высокая температура рабочего тела большой перепад давлений, зарабатываемый в турбине, позволяют получить высокую удельную мощность турбины, являющуюся одним из основных показателей экономичности ТНА. Дальнейшее увеличение перепада по сравнению с принятой величиной нецелесообразно, так как при относительно высоком давлении на выходе из турбины, которое обусловлено использованием рабочего тела в рулевых соплах[11], потребует увеличения давления на входе. Повышение же входного давления приводит к росту потребного напора насоса горючего, увеличению потребной мощности и утяжелению ТНА. Выбранная окружная скорость на среднем диаметре ротора[1, 2] обеспечивает близкий к оптимальному по экономичности режим работы турбины с двумя ступенями скорости и достаточную прочность рабочих лопаток при приемлемых габаритах и весе турбины. Расход газа через турбину невелик, поэтому турбина выполнена парциальной. Принято наиболее целесообразное, с точки зрения повышения экономичности турбины и уменьшения её веса, сочетание степени парциальности и высоты лопаток. Специальное профилирование лопаток ротора и направляющего аппарата, учитывающее особенности обтекания их газовым потоком с большими сверхзвуковыми скоростями, позволило получить минимальные потери в проточной части и добиться высокого коэффициента полезного действия турбины. Снижение веса турбонасосного агрегата достигнуто благодаря применению рациональной конструкции отдельных узлов и конструктивной схемы ТНА в целом. Соединение лопаток с дисками ротора посредством сварки трением (вместо замкового крепления лопаток к дискам) позволило снизить вес ротора. Уменьшению веса ТНА способствовало также консольное расположение ротора турбины, при котором выхлопной коллектор не является силовым элементом конструкции и выполнен в виде легкой тонкостенной оболочки. Рис.1. Схема подачи Схема подачи  |