Расчет камеры сгорания ГПА-10 Волна. Мясоедов. 5В8Б. Расчёт ГПА. Курсовой проект. Тепловой расчёт газотурбинной установки для агрегата гпа10 Волна

• Название: Тепловой расчёт газотурбинной установки для агрегата гпа10 Волна
• Анкор: Расчет камеры сгорания ГПА-10 Волна
• Дата: 15.05.2022
• Размер: 5.77 Mb.
• Имя файла: Мясоедов. 5В8Б. Расчёт ГПА. Курсовой проект.docx
• Тип: Документы; #530265
• страница: 5 из 10

3.1. Расчёт компрессора низкого давления

Температура заторможенного потока перед компрессором [3]:

где – расчётная температура окружающего воздуха (на входе в компрессор), – истинная удельная теплоемкость воздуха при температуре .

Определяется плотность воздуха перед компрессором по параметрам торможения [3]:

Находится потеря давления торможения во входном патрубке [3]:

Давление торможения перед первой ступенью [3]:

Определяется температура, давление и плотность воздуха перед первой ступенью [3]:

где m_в – показатель изоэнтропы воздуха в процессе сжатия в компрессоре [3]:

где R_в – универсальная газовая постоянная воздуха.

Находится объёмный расход воздуха через первую ступень [3]:

Вычисляется окружная скорость концов рабочих лопаток [3]:

где – частота вращения вала, значение которой, согласно исходным данным, лежит в диапазоне 3300-5000 об/мин (55-83,33 с^-1).

Для первого рассмотрения принимается n = 80 c^-1.

Определяется значение меридиональной проекции скорости перед первой ступенью [3]:

Находятся периферийный и корневой диаметры лопаток первой ступени [3]:

Тогда высота рабочих лопаток первой ступени будет [3]:

Оцениваются параметры воздуха за последней ступенью и размеры последней ступени.

Вычисляется давление торможения за компрессором [3]:

Рассчитывается располагаемый теплоперепад [3]:

Находится температура торможения за компрессором [3]:

где – изоэнтропийный КПД [3].

Плотность воздуха за компрессором по параметрам торможения [3]:

Потеря полного давления в выходном патрубке [3]:

где – плотность воздуха за последней ступенью.

Определяется давление торможения за последней ступенью [3]:

Вычисляется температура и давление воздуха за последней ступенью [3]:

где – истинная удельная теплоемкость воздуха при температуре .

Определяется давление перед последней ступенью [3]:

Плотность воздуха за последней ступенью [3]:

С целью уменьшения числа ступеней предлагается принять периферийный диаметр рабочих лопаток постоянным. Диаметр корневых сечений лопаток последней ступени находится с помощью уравнения неразрывности [3]:

Высота лопаток последней ступени [3]:

Далее оценивается число ступеней. Определятся действительный теплоперепад в компрессоре [3]:

Рассчитываются значения угловых скоростей для корневых сечений лопаток первой и последней ступеней [3]:

Находится теплоперепад первой и последней ступеней [3]:

где – средняя меридиональная проекция скорости в первой ступени.

где – средняя меридиональная проекция скорости за последней ступенью.

Рассчитывается средний теплоперепад ступеней [3]:

Число ступеней определяется по формуле [3]:

Полученное число ступеней КНД соответствует прототипу (число ступеней прототипа – 7).

Расчет первой ступени КНД

Производится расчёт первой ступени. Окружные проекции скорости определяются из условия r∙c_u = const, что обеспечит почти постоянную по высоте лопаток меридиональную проекцию скорости c_1s. С целью снижения чисел Маха предлагается ввести предварительную закрутку потока перед рабочим колесом в сторону вращения. Величина c_1uк (в корневом сечении лопаток) определяется из условия обеспечения требуемого теплоперепада H₁. Назначается максимальное значение c_2uк = u_1к [3].

Определяется степень реактивности [3]:

Степень реактивности на периферии рабочих лопаток [3]:

Находится значение среднего квадратичного диаметра [3]:

Меридиональная проекция скорости принимается постоянной, то есть с_3s = с_2s = с_1s. Рассчитываются треугольники скоростей на среднем диаметре [3].

Для этого определяются значения окружной составляющей скорости воздуха на входе в рабочее колесо компрессора c_1u, окружной скорости потока на среднем диаметре u₁, окружной составляющей скорости воздуха на выходе из рабочего колеса компрессора c_2u, окружной составляющей скорости воздуха за ступенью c_3u, угол входа потока в рабочее колесо β₁, угол выхода потока из рабочего колеса β₂, угла входа и выхода потока из диффузора первой ступени α₂ и α₃ [3]:

Относительный шаг решетки рабочего колеса ступени определяется из графика, показанного на рис. 5 по значениям β₂ и ∆β = β₂ – β₃. Аналогично находится относительный шаг решетки диффузора по значениям α₃ и ∆α = α₃ – α₂ [3].

Рисунок 5. Зависимость ∆β, ∆α от β₂, α₃

Для нахождения выходных углов лопаток принимается безразмерная координата (см. табл. 3) и определяется значение коэффициента m для рабочего колеса и диффузора [3]:

Исходя из рекомендуемых величин, назначаются углы атаки на среднем диаметре для решеток рабочего колеса и диффузора i_p и i_н соответственно.

Находятся входные углы лопаток рабочего колеса и диффузора [3]:

Определяются выходные углы лопаток [3]:

Определяется проекция абсолютной скорости на окружное направление для периферийного сечения на входе в ступень [3]:

Вычисляется относительная скорость в периферийном сечении на входе в рабочее колесо первой ступени [3]:

Находится скорость звука по температуре воздуха перед первой ступенью [3]:

Определяется число Маха в периферийном сечении на входе в ступень [3]:

Полученное число Маха сравнивается с допустимым, то есть проверяется соответствие следующему условию [3]:

Рассчитанное число Маха в периферийном сечении на входе в ступень соответствует условию и является допустимым.

Треугольник скоростей первой ступени КНД приведен в Приложении А.

Расчёт последней ступени КНД

Определяется степень реактивности [3]:

Степень реактивности на периферии рабочих лопаток [3]:

Находится значение среднего квадратичного диаметра [3]:

Определяются значения окружной составляющей скорости воздуха на входе в рабочее колесо компрессора c_1uz, окружной скорости потока на среднем диаметре u_1z, окружной составляющей скорости воздуха на выходе из рабочего колеса компрессора c_2uz, окружной составляющей скорости воздуха за ступенью c_3uz, угол входа потока в рабочее колесо β_1z, угол выхода потока из рабочего колеса β_2z, угла входа и выхода потока из диффузора последней ступени α_2z и α_3z [3]:

Определяется значение коэффициента m для рабочего колеса и диффузора [3]:

Находятся входные углы лопаток рабочего колеса и диффузора [3]:

Определяются выходные углы лопаток [3]:

Определяется проекция абсолютной скорости на окружное направление для периферийного сечения на входе в ступень [3]:

Вычисляется относительная скорость в периферийном сечении на входе в рабочее колесо первой ступени [3]:

Находится скорость звука по температуре воздуха перед последней ступенью [3]:

Определяется число Маха в периферийном сечении на входе в ступень [3]:

Полученное число Маха сравнивается с допустимым, то есть проверяется соответствие следующему условию [3]:

Рассчитанное число Маха в периферийном сечении на входе в ступень соответствует условию и является допустимым.

Треугольник скоростей последней ступени КНД приведен в приложении А.