Газовые турбины. Урок №35 Газовые турбины (5,6) (1). Вопросы Адиабатная и действительная работа турбины. Потери в турбине, кпд турбины. Тема Процессы, протекающие в элементах гтд
 Скачать 360.27 Kb.
|
|
Теория авиационных двигателей Вопросы: 5. Адиабатная и действительная работа турбины. Потери в турбине, КПД турбины. Тема 2.2. Процессы, протекающие в элементах ГТД Задание на самостоятельную работу: А.А. Сенечкин, Теория авиационных двигателей часть, стр. Урок 35 Газовые турбины ГТД. Газовая турбина служит для преобразования внутренней энергии газового потока в механическую работу в виде крутящего момента, который направляется на привод компрессора и агрегатов, а в ТВД - на воздушный винт, в ТВлД - на привод несущего и хвостового винтов. В турбинах ГТД рабочим телом являются продукты сгорания ТВС в камере сгорания Адиабатная работа расширения турбины, отводимая от газа, может быть подсчитана путем применения уравнения энергии i* 4 + L T 𝑘 𝑘 − 1 𝑅𝑇 3 + 𝑐 3 2 2 = 𝑘 𝑘 − 1 𝑅𝑇 4 + 𝑐 4 2 2 + Т = i 3 – i 4 + 𝐶 2 3 −𝐶 2 4 2 = i* 3 - i* 4 ; 𝑐 3 ≈ 𝑐 4; 𝐿 𝑇 = 𝑘 𝑘 − 1 𝑅 𝑇 3 − 𝑇 4 ; 𝐿 𝑇 = 𝑘 𝑘−1 𝑅𝑇 3 (1 − 𝑇 4 𝑇 3 ); 𝐿 𝑇 = 𝑘 𝑘−1 𝑅𝑇 3 (1 − 𝑝 4 𝑝 3 𝑘−1 𝑘 ); Из адиабатного процесса 𝑇 4 𝑇 3 = 𝑝 4 𝑝 3 𝑘−1 𝑘 𝜋 𝑇 = 𝑝 3 𝑝 4 – степень понижения давления на турбине (отношение давлений перед и за турбиной ад − 1 𝑅𝑇 3 (1 Где 𝑳 𝑻 ад- адиабатная работа расширения - показатель адиабаты газа - газовая постоянная; Т 3 - температура газа перед турбиной π T - степень понижения давления газа турбины. Адиабатная работа расширения прямопропорциональна начальной температуре и степени понижения давления газа на турбине. Из формулы видна зависимость адиабатной работы от природы газа. Физически это означает, что для большей работы турбины необходимо повышать давление и температуру перед турбиной. Это, как ив КС, в настоящее время сдерживается недостатком жаростойкости материалов Действительная (эффективная) работа, развиваемая газом в турбине, меньше адиабатной на величину суммы всех потерь, имеющих место в турбине. Она может быть определена по уравнению Бернулли: 𝐿 Э.Т = 𝐿 П.Т − 𝐿 Г.Т − с 4 КПД турбины показывает какая часть адиабатной работы расширения превращается в действительную, и учитывает следующие потери рассматривались при изучении компрессоров гидравлические, теплообмена, перетекания в радиальных зазорах и трение в опорах. Для турбин современных двигателей адиабатный КПД лежит в пределах 0,8-0,94. 𝜂 𝑇 = 𝐿 Д.Т 𝐿 Ад.Т Гидравлические потери складываются из профильных, концевых и вторичных (индуктивных) потерь. Профильные потери возникают вследствие трения и вихреобразования воздуха при обтекании поверхностей неподвижных и вращающихся лопаток, а также включают волновые потери. Концевые потери возникают при трении о кольцевые поверхности корпуса и ротора, ограничивающие проточную часть компрессора. Концевые потери становятся довольно существенными в ситуациях с короткими лопатками. Поэтому при проектировании компрессора не допускают чрезмерно коротких лопаток Вторичные (индуктивные) потери возникают вследствие дополнительных (вторичных) течений воздуха, накладываемых на основное течение. Вторичные потери связаны с радиальным перетеканием, течением через радиальные зазоры между концами рабочих лопаток и корпусом компрессора, а также с образованием так называемого парного вихря, срываемого с верхней и нижней частях спинки лопатки. Эти вихри образуются вследствие разности давлений на выпуклой и вогнутой поверхностях лопатки (на вогнутой больше, чем на выпуклой). Тепловые потери связаны с отдачей теплоты через стенки во внешнюю среду. При изучении процессов, происходящих в лопаточных машинах (компрессорах, турбинах, обычно теплообменом с окружающей средой пренебрегают. Механические потери — это в основном потери на трение в подшипниках |