Основы автоматизированного проектирования камер сгорания газотурбинных двигателей
Организация рабочего процесса камеры сгорания газотурбинного двигателя. Изучение влияния давления и температуры на скорость химической реакции. Определение гидравлических потерь. Расчет топливных форсунок. Методы уменьшения выбросов загрязняющих веществ.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | учебное пособие |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.09.2017 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Введение
Камера сгорания газотурбинного двигателя является одним из основных его элементов, и в большой степени определяет в целом экологические характеристики и эффективность работы двигателя. Горение в камере газотурбинного двигателя обычно происходит в условиях трехмерного турбулентного неоднородного течения. Сложность и недостаточная изученность процессов в таких течениях не позволяют рассчитывать характеристики процесса горения и определять оптимальную конструкцию камеры сгорания на стадии ее проектирования. По данным многих исследователей, в сложных изделиях, таких, как газотурбинные двигатели (ГТД), основной объем времени в общем процессе его создания приходится на доводку. Широкое распространение получила практика предварительной доводки отдельных узлов и элементов двигателя, таких, как компрессор, турбина, камера сгорания (КС) и т.д.
При проектировании и доводке камер, а также при анализе результатов испытаний часто приходится использовать эмпирические данные, полученные в процессе разработки предыдущих образцов камер сгорания и в экспериментах на моделях камер сгорания и их элементах. В настоящее время, в связи с ужесточением требований, как по объему работ, так и по времени их выполнения традиционные методы проектирования уже становятся недостаточными, поэтому в последние годы стали широко применяться различные методы автоматизированного проектирования и доводки двигателей и их узлов. Автоматизация проектирования и доводки двигателя невозможна без формализованного описания, т.е. моделирования различных процессов, протекающих в отдельных его узлах, что, в свою очередь, требует пристального изучения всех явлений, обусловливающих эти процессы. Все предыдущие годы развития ГТД, в том числе и камер сгорания большое внимание уделялось экспериментальному изучению физических процессов в них, обобщению результатов и созданию полуэмпирических методов расчета, что способствовало пониманию внутрикамерных процессов и более целенаправленным действиям при проектировании. Одновременно развивались и теоретические основы процессов горения, такие как теоретические основы нормального горения, теория цепного теплового самовоспламенения, развитая в трудах Михельсона , академиков Семенова Н.Н, Зельдовича Я. Б. [ ].
Техническая революция в авиации, в результате которой на смену поршневому двигателю пришел реактивный, потребовала развития соответствующего раздела теории горения. Интенсификация процесса, горение в высотных условиях, пределы стабилизации - все эти и некоторые другие вопросы составили новое направление - исследование процессов горения в турбулентном потоке, основоположником которой явились .К.И.Щелкин, А,В.Талантов[ ], развитая во многих работах ученых КАИ [ ] Заслуживают упоминания зарубежные ученые, внесшие существенный вклад в теорию горения: Льюис, Эльбе, Дамкёллер, Сполдинг, Вильяме, Тзян, Крокко, Карман и др.Мощная теоретическая база, созданная учеными в середине прошлого века позволила создать новое направление в области исследований процессов горения и практических расчетов камер сгорания- вычислительную газодинамику расчета трехмерных течений с процессами химического реагирования,. тепло-массобмена и распространения пламени. Это стало возможным с появлением мощных компьютеров и методов программирования.
В настоящем пособии сделана попытка систематизировать основные теоретические подходы, методы моделирования и практические основы автоматизированного проектирования камер сгорания ГТД, с целью их применения в учебном процессе Данное пособие может быть полезным также и для инженеров и специалистов, работающих в области проектирования ГТД.
1. Развитие камер сгорания ГТД
В процессе развития ГТД камеры сгорания перетерпели изменения т. к. существенно повышались требования к ним, а также менялись условия их эксплуатации. Стадии развития схемы традиционной камеры сгорания ГТД можно представить из схем представленных на рис 1.1.
На рис.1.1.а показана схема простейшей камеры сгорания -- прямой цилиндрический канал, соединяющий компрессор с турбиной Такое простое устройство непригодно из-за больших скоростей потока, при которых крайне затруднительно обеспечение стабильного (бессрывного) фронта пламени и эффективного сгорания топлива.
Для снижения скорости потока до приемлемого уровня используют, как показано на рис.1.1б, диффузор, с помощью которого скорость воздуха уменьшают приблизительно в 3 раза. Для предотвращения срыва пламени и поддержания устойчивого процесса горения необходимо создать зону обратных токов, обеспечивающей возврат горячих продуктов сгорания к устью потока и поджигание свежей смеси.
На рис. 1.в показано, как этого можно достичь посредством простой пластины. Такое устройство имеет недостаток, который заключается в том, что общая величина коэффициента избытка воздуха за пластиной (стабилизатором пламени) в связи с подачей всего воздуха в зону горения не является оптимальной с точки зрения обеспечения устойчивого и эффективного горения топливовоздушной смеси на всех режимах работы камеры. Указанный недостаток может быть устранен, если простой стабилизатор заменить, как показано на рис..1.1г, перфорированной жаровой трубой. В передней части жаровой трубы создается зона обратных токов, в которой процесс горения поддерживается циркуляционным течением продуктов сгорания, непрерывно поджигающим поступающую в камеру свежую топливовоздушную смесь. Избыточная часть воздуха вводится в жаровую трубу за зоной горения, где она перемешивается с горячими продуктами сгорания, снижая их температуру до приемлемого для турбины уровня.
Рис 1.1. Эволюция камер сгорания
Таким образом, схемы, представленные на рис..1.1 иллюстрируют логическое развитие принципа организации рабочего процесса в камере сгорания наиболее распространенной схемы. Существует соответственно большое число вариантов основной схемы, приведенной на рис. 1.1г. Однако в общем случае конструкция любой камеры сгорания ГТД всегда имеет следующие основные элементы: корпус, диффузор, жаровую трубу, топливную форсунку
Дальнейшее развитие и совершенствование газотурбинных двигателей потребовало значительного изменения конструкции КС. Эти изменения затрагивают КС двигателей, применяемых в авиации, в которых реализуются высокие значения давления и температуры при более длительном ресурсе и высокой надежности работы. В связи с широким применением газотурбинных установок (ГТУ) в наземных условиях для привода агрегатов различного назначения в качестве топлива преимущественно используется природный газ, что также требует существенного изменения в конструкции камер сгорания.
Совершенствование КС происходит по следующим направлениям:
1. Увеличение температуры газа на выходе.
2. Повышение давления.
3. Повышение полноты сгорания топлива в широком диапазоне режимов.
4. Уменьшение потерь полного давления.
5. Уменьшение размеров камеры, а следовательно, повышение ее теплонапряженности.
6. Улучшение характеристик запуска (особенно в высотных условиях).
7. Повышение равномерности температурного поля.
8. Уменьшение веса КС, эксплуатационных расходов и стоимости производства.
9. Снижение токсичности и дымления продуктов выхлопа.
10. Увеличение ресурса и повышение надежности камеры.
В последние годы наблюдается тенденция непрерывного роста температуры газа перед турбиной и степени повышения давления в компрессоре. Если в пятидесятых годах прошлого столетия степень повышения давления в компрессорах турбореактивного двигателя (ТРД) составляла 12, то в восьмидесятых годах она составляла уже около 20 для ТРД и 30 для ТРДД, в настоящее время создаются двигатели со значениями и температурой за КС до 1700-1800 К За указанный период времени объем КС некоторых типов двигателей уменьшился в несколько раз, что привело к значительному росту теплонапряженности КС.
В настоящее время получили развитие новые конструктивные варианты КС с переменной геометрией и двумя зонами горения. Эти камеры могут обеспечить низкий уровень вредных выбросов и высокую долговечность жаровой трубы. Для изготовления корпусов и жаровых труб камер сгорания используются термостойкие сплавы на основе кобальта и никеля. В связи с увеличением температуры перед турбиной до 1700 - 1800 К возникает вопрос о значительном повышении термостойкости материалов, применяемых в камере сгорания, чего можно достигнуть путем применения теплоизоляционных покрытий. Указанные покрытия, как правило, получают с помощью плазменного напыления керамических порошков. Керамические покрытия наносят на промежуточные связывающие слои, увеличивающие прочность сцепления между керамикой и металлической подложкой. Материал подложки должен обладать высокой стойкостью к окислению и уменьшать термические напряжения. В качестве керамических порошков в основном используются сплавы на основе диоксида циркония (Z2O2) и оксида магния (MgO). Используются также сплавы на основе диоксида циркония и оксида натрия (Na2O3).
В мировой практике исследуются градиентные материалы. Здесь со стороны высокотемпературной поверхности находится материал на основе керамики, а на низкотемпературной стороне - металл. Такой материал обладает высокой термостойкостью и механической прочностью, а также низким термическим напряжением. В настоящее время широко развивается метод защиты внутренней поверхности жаровой трубы жаростойкими керамическими пластинами, прикрепленными с помощью специальных креплений к внутренней стенке ЖТ.
2. Традиционная схема организации рабочего процесса камеры сгорания ГТД
Камера сгорания предназначена для преобразования химической энергии топлива в тепловую энергию путем его непрерывного сжигания в потоке воздуха.
Рабочий процесс в камере сгорания представляет собой совокупность процессов подготовки топливовоздушной смеси, ее непрерывного поджигания и собственно горения.
При этом наиболее существенными являются следующие особенности рабочего процесса:
- характер взаимного распределения подачи воздуха и топлива по длине жаровой трубы;
- способ организации циркуляционного течения в первичной зоне камеры сгорания;
- тип топливоподающего устройства: центробежная форсунка, топливовоздушная форсунка, предкамера (испаритель).
Несмотря на большое разнообразие конструктивного исполнения, и параметров рабочего процесса камер сгорания, в основе их работы лежат самые общие принципы:
- Разделение камеры сгорания на зону горения и зону смешения. Это обусловлено тем, что температура газов перед турбиной достигает значений = 1600 - 1700К (по условию прочности материалов деталей ее проточной части).
Поскольку при таких условиях становится невозможно качественно организовать процесс горения ни одного вида топлива, то для собственно горения топлива необходимо выделить только часть воздуха, проходящего через камеру сгорания (первичный воздух), обеспечивая условия образования реакционно-способной смеси и высокую температуру процесса.
На практике между первичной зоной горения и зоной разбавления часто предусматривают так называемую промежуточную зону, предназначаемую для устранения потерь, связанных с дожиганием непрореагировавших компонентов и диссоциацией продуктов сгорания в первичной зоне. Это достигается путем локального подвода небольшого количества воздуха в эту зону.
Оставшаяся часть воздуха (вторичный воздух), минуя зону горения через ряды отверстий, поступает в зону смешения, где, смешиваясь с продуктами сгорания, обеспечивает заданный уровень температуры газов перед турбиной (рис.2.1).
- Постепенный подвод первичного воздуха по длине зоны горения (рис. 2.2). Это условие обеспечивает высокую эффективность процесса горения и, (высокое значение коэффициента полноты сгорания). Кроме того, струи первого пояса отверстий способствуют формированию зоны обратных токов.
|
Рис.2.1Условное разделение КС на зону горения и зону смешения |
- Турбулизация потока в зоне горения. Выполнение данного условия необходимо для интенсификации процессов массообмена и теплообмена, улучшения смесеобразования и увеличения суммарной скорости горения в результате перехода от ламинарного к турбулентному горению.
-Обеспечение стабилизации фронта пламени в зоне горения. Высокий уровень форсировки камер сгорания обычно требуют обеспечения высоких скоростей движения потока, больших, чем скорость распространения пламени.
|
Рис 2.2. Постепенный подвод вторичного воздуха по длине камеры сгорания |
Поэтому, назначение стабилизатора пламени состоит в том, чтобы создать в высокотемпературном газовом потоке область со скоростью меньшей, чем скорость распространения пламени в топливовоздушной смеси.
Данный принцип может быть реализован созданием зоны обратных токов как в результате соударения струй первого пояса отверстий, так и в результате постановки завихрителей в головной части жаровой трубы (рис.2.3 и.2.4).
- Оптимальное распределение распыленного топлива по сечению воздушного потока без попадания частиц топлива на стенки жаровой трубы.
Как правило, подается полый конический факел топлива в области потока, примыкающего снаружи к зоне обратных токов, где градиент скоростей будет максимальным. Этим обеспечивается хорошее смешение топлива с воздухом, необходимое для осуществления эффективного процесса сгорания топлива. В случае сжигания газообразного топлива оптимальное смешение газообразного топлива с воздухом достигается взаимодействием газовых струй и закрученного потока воздуха за фронтовым устройством.
- Организация охлаждения деталей камеры сгорания. Температура стенки жаровой трубы определяется балансом тепловых потоков к стенке конвекцией и радиацией от горячих газов, с одной стороны, и тепловых потоков от стенки конвекцией в поток воздуха в кольцевом канале и радиацией в корпус камеры сгорания - с другой.
В современных камерах сгорания ГТД на охлаждение деталей камеры сгорания может использоваться до 50% суммарного расхода воздуха.
Отмеченные важнейшие принципы организации рабочего процесса камер сгорания ГТД любого назначения обычно дополняются рядом соображений в зависимости от конкретных особенностей установки. Для камеры сгорания с традиционной схемой организации рабочего процесса физическая и расчетная модели представлены на рис.2.5.
Поток воздуха, поступающий из-за компрессора в камеру сгорания со скоростью Wк = 120-180 м/с, снижает свою скорость на участке диффузора до величины 25-30 м/с (это необходимо для обеспечения приемлемого уровня гидравлических потерь в камере сгорания и обеспечения устойчивого горения в жаровой трубе).
Меньшая часть потока воздуха подается через завихритель в первичную зону жаровой трубы, а большая его часть ступенчато (рис.2.2) поступает в жаровую трубу через систему поясов основных отверстий подвода вторичного воздуха, а также через мелкие отверстия подачи охлаждающего воздуха.
Для большинства камер сгорания с традиционной схемой организации рабочего процесса объем жаровой трубы можно условно разделить на три зоны, отличающиеся структурой и характером протекающих в них процессов.
|
Рис.2.5. Физическая и расчетная модели камеры сгорания традиционной схемой организации рабочего процесса |
Это первичная зона, в которой организуется непосредственно процесс подготовки смеси и горения, топливовоздушной и вторичная зона состоящая из зон догорания и смешения. Очевидно, что данное условное разделение на определенные зоны можно продолжить в соответствии с характерными особенностями протекающих в них процессов и их функциональным назначением.
Как показывает предшествующий опыт, условное разделение рабочего процесса в целом на отдельные элементы (например, отдельное рассмотрение аэродинамики потоков газа и воздуха, характера подачи топлива и его смешения с воздухом, воспламенения и стабилизации пламени, условий тепло- и массообмена и т.д.) позволяет представить общую картину процесса доступной для понимания.
Но в то же время динамика этих процессов (особенно взаимозависящих друг от друга) пока не поддается качественному описанию, несмотря на достаточно широкие экспериментальные данные. Все перечисленные факторы затрудняют проведение системного анализа характеристик рабочего процесса и объясняют интерес к изучению отдельных элементарных процессов, проводимых с известными допущениями.
На первом этапе исследований выявляется физическая картина процессов, протекающих внутри камеры сгорания. На последующих этапах делается попытка составления модели процессов с дальнейшим созданием компьютерных программ, позволяющих предсказывать основные характеристики и использовать их при проектировании и доводке камер сгорания
3. Основные характеристики камер сгорания и требования к ним
Показатели качества работы камеры сгорания и основные требования, определяются характеристиками ее эффективности, надежности и экологичности. Критериями эффективности являются полнота сгорания и коэффициент гидродинамических потерь (зг, укс), которые определяют качество работы камеры сгорания.
К характеристикам надежности работы камеры сгорания можно отнести срывные и пусковые характеристики, а также неравномерность температурных полей в выходном сечении.
Экологические характеристики камеры сгорания определяются уровнем эмиссии токсичных веществ в выхлопе.
Топливовоздушная смесь в камере сгорания характеризируется величиной называемой составом смеси, представляющего собой отношение воздуха в камере сгорания к теоретически необходимому для горения топливу б=Gв/GтLо, в литературе этот параметр называют также коэффициентом избытка воздуха. Здесь стехиометрический коэффициент Lо, как и теплотворная способность Hu являются характеристиками топлива и зависят от его химического состава. В табл.1 приведены основные характеристики топлив:
3.1 Зависимость коэффициента полноты сгорания топлива от состава смеси
Полнотой сгорания топлива называется отношение сгоревшего топлива к исходному количеству топлива зг. =Gсг/Gо
Влияние состава топливовоздушной смеси в камере сгорания б на величину коэффициента зг показано на рис.3.1, из которого следует, что при =900 К и =200 кПа максимальное значение зг практически обеспечивается в широком диапазоне величин б, прилегающих к расчетному значению бр=3,5.
|
Рис.3.1 Зависимости зг от состава смеси при (___) и 700 K (---) и =200 кПа |
Следует отметить, что здесь значения б определяются по суммарному значению воздуха, протекающему через камеру.
Это означает то, что при определении б берётся ее условное значение, учитывающее весь воздух, проходящий через камеру, тогда как процесс горения происходит только при участии части воздуха непосредственно поступающего в зону горения. При этом пределы воспламенения и горения по б зависят от сорта топлива и внешних условий (температуры, давления). Например, для углеводородных топлив при нормальных условиях эти пределы имеют следующий диапазон:
0.6< б<1.8
В расчетных условиях (в качестве которых при проектировании камеры сгорания принимают обычно параметры основного, крейсерского режима длительной работы ГТД или же работы на номинальном режиме в случае работы ГТУ) в зоне горения обеспечивается высокое качество подготовки топливовоздушной смеси и ее оптимальный состав соответствует бзг?0,9…1,2,(близкий к стехиометрическому).
Благодаря этому процесс сгорания смеси практически полностью завершается в этой зоне и здесь обеспечивается достаточно высокий коэффициент полноты сгорания зг = 0,98 ... 0,995.
При значительном отклонении б от бр коэффициент зг уменьшается, особенно при б < 2 . При снижении коэффициента б (увеличении относительного расхода топлива qт) смесь в зоне горения становится, переобогащенной топливом т.е- «богатой» (бзг< 1).
Поэтому из-за недостатка кислорода она не может полностью сгореть в этой зоне и выносится в зону смешения.. В результате величина зг снижается. Дальнейшее снижение б уменьшает температуру продуктов сгорания в зоне обратных токов, что приводит к «богатому» срыву пламени.
При значительном увеличении коэффициента избытка воздуха б>бр (уменьшении расхода топлива) топливовоздушная смесь в зоне горения обедняется (бзг>>1,5). Температура продуктов сгорания в этом случае, как и в предыдущем, уменьшается. Количество теплоты, которое необходимо для воспламенения свежей смеси в зоне обратных токов при достижении некоторого максимального значения бmax, становится недостаточным, в результате происходит «бедный» срыв пламени.
3.2 Влияние давления и температуры на входе в камеру сгорания
С увеличением давления и температуры Т полнота сгорания возрастает, в особенности, при работе в области переходных(нерасчетных) режимов Это связано с тем .что в с ростом Р и.Т увеличивается скорость химической реакции и полнота сгорания возрастает При сжигании жидкого топлива существенно меняются условия смесеобразования, связанные с необходимостью увеличения давления топливоподачи и соответственно улучшением качества распыливания топлива.
От величины давления , следовательно, зависит целый ряд факторов, влияющих на рабочий процесс в камере сгорания.:
Температура на входе оказывает также существенное влияние на скорости химических реакций при сгорании топлива. Снижение величины уменьшает скорость реакции, одновременно ухудшается процесс испарения жидкого топлива, следовательно, и качество топливовоздушной смеси. Поэтому снижение температуры , ухудшает процесс сгорания топлива, и соответственно меньше тепла передается из зоны обратных токов для воспламенения свежей смеси. Все это приводит к тому, что при снижении температуры происходит падение полноты сгорания топлива сужение границ срыва пламени.
С увеличением скорости потока воздуха на входе в камеру сгорания Wк повышается турбулентность потока, что способствует улучшению дробления капель топлива, его испарению и смешению с воздухом, соответственно на интенсивность процесса сгорания и полноту.
С другой стороны уменьшается время пребывания топливовоздушной смеси в зоне высоких температур, что уменьшает полноту сгорания. Противоположное влияние двух факторов приводит к наличию максимума коэффициента полноты сгорания по скорости потока. При низких скоростях Wк преобладающее влияние оказывает первый фактор, а при высоких - второй.
Достижение скорости Wкmax, при которой время пребывания свежей смеси в зоне обратных токов меньше времени сгорания, приводит к срыву пламени.
3.3 Гидравлические потери в камерах сгорания ГТД
Потери полного давления в основной камере сгорания оцениваются с помощью коэффициента восстановления полного давления.
Давление в КС снижается вследствие гидравлического сопротивления камеры сгорания и тепловых потерь полного давления, обусловленных подводом тепла.
Гидравлические и тепловые потери целесообразно для простоты рассматривать отдельно. Это связано с тем, что большая доля первых приходится на диффузор и фронтовое устройство, а вторая на жаровую трубу, тогда можно написать:
И
Гидравлические потери являются следствием вязкости газа и взаимодействия потоков в камере сгорания. Величина потерь определяется сложностью движения воздуха и газа в проточной части камеры, в диффузоре с внезапными расширениями потока, прохождением через различные отверстия и завихрители, поворотами и разделениями потока, обтеканием элементов конструкции. Экспериментально величина определяется путем холодной продувки камеры в процессе ее специальных испытаний. По результатам испытания находится коэффициент гидравлического сопротивления
,
который представляет собой величину потерь в долях от скоростного напора на входе в камеру сгорания. Коэффициент о характеризует особенности конструкции камеры сгорания.
Для вновь проектируемой камеры сгорания величина может быть определена с достаточной точностью путем гидравлического расчета всех элементов конструкции. По результатам такого расчета также определяется коэффициент о, приведенный к скоростному напору в сечении К. Однако во многих случаях величина о, принимается по прототипу как характеризующая конструкцию; Если скоростной напор в сечении К выразить через приведенную скорость потока л к и полное давление ,то получим
Из последнего соотношения следует, что величина угидр при заданном постоянном значении коэффициента о, однозначно определяется приведенной скоростью в сечении за компрессором лк (рис.3.33). При увеличении лк от 0,25 до 0,35 потери полного давления повышаются вдвое (от 3 до 6% при о - 0,9). Примерно в таком диапазоне изменяются гидравлические потери в основных камерах сгорания ГТД.
|
Рис. 3.3Зависимости величины угидр от приведенной скорости лк и коэффициента о |
При подводе тепла к движущемуся потоку полное давление газа уменьшается - имеют место специфические потери, которые называют тепловыми.
Они являются следствием автотурбулизации потока во фронте пламени (и далее по течению) и увеличения вязкого трения газа, что приводит к повышению затрат на преодоление сопротивления. Последнее связано также с уменьшением плотности газа и соответствующим увеличением его скорости.
В современных КС коэффициент восстановления полного давления составляет 0,94.. .0.96.
3.4 Неравномерность температурного поля
Поле температур газа в выходном сечении камеры сгорания имеют большое значение для надежности ГТД в целом и определяется по результатам ее специальных испытаний с помощью устанавливаемой на выходе поворотной гребенки, по высоте которой расположены 5 ... 7 термопар. В процессе испытаний гребенка поворачивается в окружном направлении с шагом 3 ... 4°, обеспечивая замер температуры в четырехстах ... восьмистах точках сечения Г.
|
Рис3.4Окружная неравномерность температурного поля на среднем радиусе сечения камеры сгорания |
Замеренные каждой термопарой величины , строятся в виде развертки по оси абсцисс (рис.3.4) и определяются максимальная , минимальная и средняя , температуры на этом радиусе(высоте)
На основе, которых определяется значение неравномерности полей температуры на выходе из камеры сгорания. Различают радиальную и окружную неравномерности.
Максимальная окружная неравномерность полей температур определяется как относительная избыточная температура по всей окружности камеры сгорания.
Радиальная неравномерность задается радиальной эпюрой относительных средних избыточных температур.
где иiср - относительная средняя избыточная температура газа на i-м радиусе выходного сечения КС; Tгi*- средняя температура на i-радиусе; T*г - средняя температура газа на выходе из КС; T*к - температура воздуха на входе в КС.
Кроме того, для обеспечения работы лопаток соплового аппарата турбины задается радиальная эпюра максимальных относительных избыточных температур газа на выходе из КС, которая определяется как
где иimax - максимальная относительная избыточная температура газа на i-м радиусе выходного сечения КС; T*гimax - максимальное значение температуры газа на i-м радиусе выходного сечения КС.
Величины строят по высотевыходного сечения камеры (лопатки турбины) и получают, таким образом, характеристику радиальной неравномерности температурного поля (рис.3.5).
Рис. 3.5 Радиальные эпюры температуры газа за КС:
- эпюра максимальных относительных избыточных температур газа;
- эпюра относительных средних избыточных температур газа
Из рис.3.5видно, что максимальная температура газа на среднем радиусе на -200 ... 250 К выше ее среднего значения на данном радиусе. С учетом такого превышения рассчитываются на прочность сопловые лопатки турбины, так как на каждую такую лопатку воздействует не среднемассовая, а действительная температура газа в данной точке пространства. Рабочая лопатка турбины воспринимает на данном радиусе среднюю температуру и рассчитывается с учетом ее радиального изменения.
|
Рис.3.6. Зависимость максимальной неравномерности температурного поля от степени раскрытия F0/Fк |
Из представленных рисунков видно, что температурное поле за камерой сгорания зависит не только от конструкции но и режимов работы , что является прежде всего следствием дискретного подвода в камеру сгорания как топлива, так и воздуха. Поэтому неравномерность поля зависит, от типа камеры сгорания (трубчатая, трубчато-кольцевая, кольцевая) и числа форсунок. Следует отметить, что кольцевые многофорсуночные камеры сгорания имеют более равномерное поле.
Неравномерность поля зависит также от процессов смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом и соответственно от степени раскрытия камеры сгорания F0/ FK, -отношения суммарной площади отверстий в жаровой трубе к площади сечения на входе в камеру. Уменьшение величины F0/ Fк способствует увеличению скорости струй воздуха в жаровой трубе и их проникающей способности в поток, соответственно повышению интенсивности смешения продуктов сгорания с воздухом, следовательно, к снижению неравномерности температурного поля (рис 3.6). При этом увеличиваются гидравлические потери, т. е. более равномерное поле температур достигается при прочих равных условиях путем увеличения коэффициента восстановления давления кс.
3.5 Устойчивое (стабильное) горение топливо воздушной смеси в камере сгорания
Одним из основных требований к камерам сгорания является обеспечение устойчивого горения в широком диапазоне изменения режимов работы. Стабилизация фронта пламени существенно зависит от состава смеси в зоне горения (зоне обратных токов), скорости (расхода) потока, давления и температуры на входе в камеру. Срыв пламени определяется «бедным» и «богатым» составами смеси.
Наиболее характерным для камер сгорания является «бедный» срыв пламени, т.е. вследствие уменьшения расхода топлива в зоне горения. Рост температуры и давления воздуха на входе в камеру сгорания способствует расширению пределов срыва пламени. Улучшение смесеобразования также расширяет границы срыва пламени. В случае уменьшения давления и температуры происходит сужение границ срыва пламени, например это происходит при работе камеры в высотных условиях. С целью предотвращения погасания пламени в высотных условиях камеру сгорания авиационных двигателей проектируют с запасом пределов срыва пламени. В следующих главах будут рассмотрены основные принципы организации процесса стабилизации пламени в камерах сгорания
Надежный розжиг топлива в земных и высотных условиях. В земных условиях розжиг должен быть обеспечен в диапазоне температур от минус 40° до плюс 40 °С. Должен быть обеспечен розжиг топлива в условиях высокогорного аэродрома - до высоты 4,5 км. Высотность розжига для гражданских самолетов - 9 км.
Кроме того к камерам сгорания предъявляются требования в отсутствии пульсаций давления при горении (вибрационного горения).
3.6 Минимальные габаритные размеры КС
Они влияют на продольные и поперечные размеры двигателя, и следовательно, на его массу. Обычно габариты КС (т.е. её объем) характеризуются величиной удельной теплонапряженности Qv, которая равна отношению количества тепла, выделившегося в единицу времени, к объему жаровой трубы и давлению на входе в КС:
где Hu - низшая теплотворная способность топлива (Дж/кг); Gт - секундный расход топлива (кг/с); Vж - объем жаровой трубы (м3); Р*к - давление воздуха (Па).
Чем больше теплонапряженность при заданном расходе топлива, тем меньше объем КС. Теплонапряженность КС современных ГТД составляет (3,5...6,5)106 (Дж/ч м3 Па).
3.7 Экологические требования
Уровень выбросов дыма (SN (Smoke number)), несгоревшего топлива и газообразных веществ, загрязняющих атмосферу - оксидов азота (NOx), оксидов углерода (СО), несгоревших углеводородов (НС) - должен соответствовать международным нормам ИКАО и Авиационным правилам.. изложенным в [ ] Кроме того, на элементах конструкции КС не должен откладываться нагар, причиной появления которого может быть недостаточное смесеобразование и наличие перебогащенных топливом зон в первичной зоне.
4. Теоретические основы горения топлива в потоке
В ГТД камеры сгорания отличаются тем, что, несмотря на относительную простоту конструкции, в них происходят сложные, многообразные процессы, трудно поддающиеся расчетам и прогнозированию. Одновременное протекание таких процессов, как смесеобразование, массо- теплообмен и горение, существенно усложняет возможность получения достаточно простых расчетных зависимостей для практической деятельности.
Для понимания физических основ указанных процессов и успешного применения их на практике необходимо изучение теории горения в потоке и результатов экспериментальных исследований изложенных в литературе.
4.1 Классификация топливовоздушной смеси
Процессы горения принято классифицировать в зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находятся вещества, вступающие в реакцию.
1. Горение газообразных веществ. Оба компонента - горючее и окислитель находятся в газообразном состоянии. Подобного рода процессом является окисление газов в потоке воздуха, процесс в реактивном двигателе системы газ-газ, горение в ракетно-прямоточном двигателе и др.
Различают две разновидности горения газов - процесс при полном предварительном смешении гомогенное горение и горение неперемешанных газов - диффузионное.
2. Гетерогенное горение. Вещества, вступающие в реакцию, находятся в различных агрегатных состояниях. Типичным примером является горение жидкого горючего в потоке воздуха, как это обычно имеет место в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. Примером гетерогенного горения, когда один из компонентов газообразный, а другой - твердое тело, является широко распространенное сжигание твердого топлива в стационарных топках. Возможна и комбинация жидкого и твердого компонентов, как например, в гибридном ракетном двигателе.
3. Горение конденсированных систем, жидких или твердых. Подобного рода процесс медленного горения происходит в камере сгорания ракетного двигателя твердого топлива. Горение во взрывчатых веществах имеет обычно детонационный механизм.
Следует заметить, что вне зависимости от агрегатного состояния исходных веществ сам процесс химических соединений осуществляется, как правило, в газовой фазе. Дело в том, что при непрерывном процессе горения тепло по тому или иному механизму передается от горячих продуктов сгорания к свежему веществу. При этом происходит плавление, разложение, испарение и газификация веществ, которые должны войти в реакцию. Сами же химические реакции протекают при весьма высоких температурах, когда вещество уже газифицировано.
Процессы горения весьма сложны и поэтому могут рассматриваться в различных аспектах. Всякий процесс горения или разложения вещества является, прежде всего, химическим, поскольку он сопровождается превращением вещества, изменением его качества. Законы соединения и превращения, описывающие эти процессы, составляют содержание химической науки. Для прикладных вопросов, для техники, огромное значение имеет динамика превращения - скорость превращения и ход выделения тепла. При внимательном рассмотрении этого вопроса оказывается, что в технике в большинство случаев процессы горения подчиняются в первую очередь физическим закономерностям. Действительно, скорость распространения пламени в горючей смеси зависит от переноса тепла и диффузии активных центров. Скорость горения жидкого топлива зависят от испарения, а последнее - от передачи тепла каплям горячего. Горение раздельно подаваемых газов определяется процессам смешения компонентов. Таким образом, процесс горения по определяющим его протекание факторам - физический процесс.
Не исключая при этом роль химической кинетики, которая также оказывает влияние.
При рассмотрении процессов горения обычно привлекаются такие науки, как газовая динамика, термодинамика, теория теплопередачи, теория диффузии, химическая кинетика. В соответствии с этим науку о горении нередко называют аэротермохимией.
Горючей топливовоздушной смесью, называют смесь паров и капель топлива с воздухом, способную к воспламенению и распространению по ней пламени. Свойства смеси зависят в первую очередь от ее состава в зоне горения, определяемая величиной коэффициента избытка воздуха бзг, и от степени ее неравномерности по составу, которая оценивается по отличию местных коэффициентов избытка воздуха в зоне горения бзгi, от среднего бзг
Здесь
бзг=Gв/GтLo
где Gв, Gт -расходы воздуха и топлива
L0-стехиометрический коэффициент, характеризирующий оптимальное соотношение окислителя и топлива при горении.
Рассмотрим особенности горения различных по качеству топливовоздушных смесей.
4.2 Горение в ламинарном потоке гомогенной однородной смеси
Процесс распространения пламени в ламинарном потоке характеризируется так называемой нормальной скоростью горения uн.-это линейная скорость перемещения фронта пламени по свежей смеси в виде тонкой светящейся поверхности толщиной упл.
Нормальная скорость uн зависит от рода топлива, состава смеси бзг и начальной температуры и давления Т0, Р0 (на рис.4. 1 представлены экспериментальные значения uн).
|
Рис.4.1. Нормальная скорость распространения пламени керосиновоздушной смеси при различных начальных температурах (в К): 1 - 873; 2 - 823; 3 - 773; 4 - 723; 5 - 673; 6 - 623; 7 - 573; 8 - 523; 9 - 473; 10 - 423; 11 - 373; 12 - 323 |
Величина uн по бзг изменяется с максимумом при бзг =0,9,так же, как и температура продуктов сгорания ), т.к. скорости химических реакций и тепло-передачи от продуктов сгорания к свежей смеси при этом являются максимальными.
Уменьшение или увеличение значения бзг от 0.9 приводит к ухудшению указанных процессов и соответственно падению величины uн. Для углеводородных топлив горение прекращается при скоростях порядка 10см/с, т.е. нормальная скорость горения намного меньше скорости потока в камерах сгорания.
Концентрационные пределы воспламенения. Распространение пламени в смеси также определяются концентрационными пределами горения. Для углеводородных топлив при атмосферных условий известны следующие значения этих пределов:
При выходе за указанные пределы горение прекращается, так как выделяющегося в результате горения тепла становится недостаточной для воспламенения свежей смеси.
В случае если горючая смесь движется со скоростью c, превышающей нормальную скорость горения uн, то фронт пламени будет сносить по течению и для его "удержания" необходим стационарный источник поджигания. За таким источником устанавливается фронт пламени в виде расходящегося конуса (рис 4.1). Соотношение между этими скоростями определяется формулой:
которую называют законом Михельсона: проекция скорости набегающего потока на нормаль к поверхности фронта пламени cн равна нормальной скорости горения uн .
Следовательно, скорость распространения фронта пламени можно определить по известным значениям скорости потока горючей смеси с и угла в между фронтом пламени и нормалью к скорости набегающего потока.
|
Рис.4.2 Расположение фронта пламени (---) в ламинарном потоке при точечном источнике поджигания (*) и w uн |
4.3 Горение в турбулентном потоке
В камерах сгорания ГТД горение топлива происходит в условиях турбулентного потока, и распространение пламени протекает не только за счет молекулярного переноса, но и за счет пульсаций отдельных молей газа в потоке. Благодаря воздействию отдельных пульсаций фронт пламени в турбулентном потоке искривляется. На локальных микроучастках фронта выгорание смеси происходит с нормальной скоростью. На макроучастках пламя переносится также турбулентными пульсациями, которые характеризуются масштабом турбулентности lт (размером турбулентных вихрей) и скоростью турбулентных пульсаций (точнее, ее среднеквадратическим значением u') или их интенсивностью. Интенсивностью турбулентности ет называют отношение величины u' к средней скорости потока в данном сечении ет = u'/c.
Под действием турбулентных пульсаций передний фронт пламени 1 сильно искривляется (рис 4.3). За счет этого увеличивается поверхность горения и интенсифицируются процессы тепломассообмена от пламени к свежей смеси. Поэтому скорость распространения сглаженного фронта пламени 2 в турбулентном потоке uт, хотя и зависит от uн, но в значительной мере определяется величинами lт и u'. Если lт < дпл,, то имеет место мелкомасштабная турбулентность. При этом локальные искривления нормального фронта пламени оказываются соизмеримыми или меньше величины дпл,. Если lт > дпл то фронт пламени сильно искривлен и зазубрен, турбулентность считается крупномасштабной. Интенсивность турбулентности считается малой, если u'<<uн, тогда величина uт ? uн. Если, наоборот, u'>>uн, то имеет место высокоинтенсивная турбулентность и uт ? uн+ u'.
|
Рис.4.3 Влияние турбулентности на фронт пламени |
В камерах сгорания ГТД горение протекает в сильно турбулизированном (lт > дпл и u'>>uн) и неоднородном по бзгi потоке. Фронт пламени и зона горения при этом сильно искривляется, общее количество смеси, сгорающего в турбулентном пламени увеличивается по сравнению с ламинарным во много раз. В результате скорость распространения фронта пламени в турбулентном потоке uт возрастает и достигает значений uт = 15 ... 30м/с [32], т.е. на порядок больше нормальной скорости горения uн.
5. Моделирование процессов в камерах сгорания
5.1 Критерий, характеризующий механизм горения
Согласно исследованиям многих авторов в камерах сгорания ГТД благодаря сильной турбулентности происходит турбулентное распространение пламени.
В отличие от ламинарного фронта пламени в турбулентной зоне горения происходят беспорядочные пульсации, которые деформируют фронт пламени. При распространении пламени в турбулентном потоке происходит ее значительное ускорение благодаря воздействию пульсационной скорости.
Как известно, существуют два подхода при решении вопроса о механизме горения в турбулентном потоке.
Первый - это "поверхностный" подход, предполагающий, что сгорание смеси происходит с поверхности фронта пламени, впервые предложенный Дамкеллером и развитый в работах К.И. Щелкина и А.В. Талантова, второй - "объемный", развитый Е.С. Щетинковым, в котором принимается, что процесс горения отдельных молей происходит не по поверхности, а в объеме.
|
а |
б |
|
|
Рис 5.1. Модели горения: а - модель поверхностного горения; б - модель объемного горения |
В этом случае горению должно предшествовать интенсивное смешение молей смеси, а распространение пламени достигается турбулентным переносом таких молей. На рис. 5.1 приведена схема моделей горения, трактуемых в этих подходах.
Для количественной оценки возможности реализации того или иного механизма горения в работе [7] предлагается критерий механизма горения в турбулентном потоке, который находится как отношение времени химической реакции в ламинарном пламени ко времени, потребному для сгорания моля , который совпадает с известным критерием Дамкеллера.
После подстановки соответствующих значений параметров и преобразований можно получить:
,
где Uн - нормальная скорость горения; W' - пульсационная скорость в турбулентном потоке; W' = eW (e - интенсивность турбулентности); dл - толщина ламинарного фронта пламени; l0 - эйлеров масштаб турбулентности.
Увеличение kм говорит об изменении процесса в сторону "объемного" механизма горения, что происходит при увеличении пульсационной скорости и уменьшении нормальной скорости с обеднением смеси и уменьшением температуры. Это обстоятельство также подтверждается теорией "поверхностного" горения: в начальный момент выгорание моля происходит с поверхности, затем ускоряется из-за роста скорости горения при увеличении кривизны поверхности моля.
Расчеты значений kм для различных точек в зоне горения позволили получить изменение критерия по длине камеры. Получено, что изменение критерия kм для всех режимов и точек зоны горения происходит в области kм <1,0. Этот факт говорит о том, что процесс горения смеси в КС преимущественно происходит по "поверхностному" механизму. Однако при некоторых значениях параметров на входе в камеру, значения kм близки к единице, т.е.в камере возможна реализация обеих моделей.
Различаются также диффузионный и кинетический режимы горения. диффузионное горение реализуется, если скорость выгорания смеси меньше, чем скорость смешения окислителя и топлива.
Это происходит при горении неоднородных смесей , т. е. при плохом распыле топлива и умеренной интенсивности турбулентности. Если скорости смешения достаточно велики по сравнению со скоростью химической реакции, то выгорание смеси будет определяться скоростью химической реакции - такой режим горения называется кинетическим. В камерах сгорания могут реализовываться оба вида режимов горения, т.к .в жаровой трубе в процессе работы непрерывно меняются термо-газодинамические условия
5.2 Распределение топливовоздушной смеси по длине жаровой трубы
Рабочий процесс в КС протекает при наличии существенной неоднородности смеси как по фазе, так и по составу, т.е. имеет место неоднородное распределение топлива по объему жаровой трубы.
Особенностью рабочего процесса является также то, что в ней осуществляется постепенный, ступенчатый подвод вторичного воздуха по длине зоны горения.
Необходимость рассредоточенного подвода воздуха связана с тем, что обеспечение эффективного сгорания топлива, в особенности жидкого, возможно только при организации постепенного смешения топлива с воздухом.
В настоящее время наряду с расчетами оптимальное распределение подачи воздуха по длине зоны горения устанавливается также при экспериментальной доводке в лабораторных и стендовых условиях.
При анализе экспериментальных данных установлено, что горение первых, образовавшихся у фронтового устройства объемов горючей смеси, происходит в условиях, благоприятных для воспламенения и сгорания, т.е. при составах, близких к стехиометрическим.
В дальнейшем горючая смесь образуется смешением испарившейся части топлива и первичного воздуха. В зависимости от закона подвода воздуха состав смеси может быть в концентрационных пределах воспламенения или же вне их, т.е. в конечном итоге от интенсивности испарения и смешения зависит воспламенение и развитие процесса горения. Поэтому для расчета и правильной организации процесса горения необходимо знать закономерности формирования локальных составов смеси по длине жаровой трубы.
Для решения данной задачи представляется оправданным разделение всего объема жаровой трубы на n зон горения, в пределах которых все параметры смеси, состав, температура, давление меняются в соответствии с законами горения и смешения.
По мере сгорания смеси в пределах каждой зоны возрастает температура, меняется скорость и остается некоторое количество несгоревшего топлива и воздуха на выходе из рассматриваемой зоны.
Кроме того, особенностью сгорания неоднородной смеси в условиях жаровой трубы является то, что одновременно с процессами реагирования смеси происходит подмешивание воздуха, поступающего из боковых отверстий. Следовательно, для получения расчетных зависимостей необходимо принять ряд допущений:
1. Весь объем жаровой трубы условно разделен на n зон, в которых происходит горение однородной смеси.
2. Параметры газа на входе каждой зоны являются выходными параметрами предыдущей зоны.
3. Состав смеси в каждой зоне формируется из остаточного воздуха и топлива предыдущей зоны и воздуха, поступающего из отверстий жаровой трубы в данном сечении.
4. В каждой зоне происходит сгорание испарившегося и смешавшегося с воздухом топлива.
5. Процесс смешения паров топлива и воздуха, определяется закономерностями турбулентной диффузии и смешения поперечных струй воздух с газовым потоком в жаровой трубе, рассмотренными в[]/
Рис.5.2 расчетная схема КС
На рис5.2 приведена схема реализации данной модели КС. Как видно из приведенной схемы, на входе в каждую зону определяются следующие параметры: расход воздуха , жидкого топлива , парового топлива , продуктов сгорания , полнота сгорания , температура и скорость потока Wсм, степень испарения топлива и смешения вторичного воздуха .
Изменение указанных параметров в каждой зоне можно определить с помощью уравнений баланса вещества, тепла, количества движения.
1. Расход воздуха определяется из уравнения
,
где - воздух, поступающий из предыдущей зоны без учета гидравлических потерь; - вторичный воздух, поступающий из периферийных отверстий, с эффективной площадью , со скоростью и плотностью Wо, ; - коэффициент смешения вторичного воздуха с потоком; - количество воздуха, израсходованного в i-й зоне.
при a--і 1,0;
при a < 1,0.
2. Расход жидкого топлива:
,
где - жидкое топливо, поступающее из предыдущей зоны; - количество испарившегося топлива (); - степень испарения топлива; - коэффициент распределения капель топлива по сечению жаровой трубы, учитывающий долю топлива попадающего в зону горения .
3. Расход парового топлива:
,
где - пар, поступивший из предыдущей зоны; - испарившееся топливо в i-й зоне; - количество сгоревшего пара в i-й зоне.
при a--і 1,0;
при a < 1,0.
4. Расход продуктов сгорания:
,
где - продукты сгорания, поступающие из предыдущей зоны; - продукты сгорания, образующиеся в i-й зоне.
Для "бедных" смесей (a > 1,0):
...Подобные документы
Определение напряженно-деформированного состояния цилиндрической двустенной оболочки камеры сгорания под действием внутреннего давления и нагрева. Расчет и определение несущей способности камеры сгорания ЖРД под действием нагрузок рабочего режима.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 22.10.2011Проектирование рабочего процесса газотурбинных двигателей и особенности газодинамического расчета узлов: компрессора и турбины. Элементы термогазодинамического расчета двухвального термореактивного двигателя. Компрессоры высокого и низкого давления.
контрольная работа [907,7 K], добавлен 24.12.2010Определение горючей массы и теплоты сгорания углеводородных топлив. Расчет теоретического и фактического количества воздуха, необходимого для горения. Состав, количество, масса продуктов сгорания. Определение энтальпии продуктов сгорания для нефти и газа.
практическая работа [251,9 K], добавлен 16.12.2013Изучение особенностей процесса наполнения, сжатия, сгорания и расширения, которые непосредственно влияют на рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания. Анализ индикаторных и эффективных показателей. Построение индикаторных диаграмм рабочего процесса.
курсовая работа [177,2 K], добавлен 30.10.2013Функциональное назначение сборочной единицы. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка технологического процесса механической обработки детали типа "коллектор" камер сгорания двигателя НК-33. Обоснование метода формообразования детали.
отчет по практике [2,4 M], добавлен 15.03.2015Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.
реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012Рассмотрение термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объёме и давлении. Тепловой расчет двигателя Д-240. Вычисление процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения. Эффективные показатели работы ДВС.
курсовая работа [161,6 K], добавлен 24.05.2012Профилирование ступени турбины высокого давления, газодинамический расчет. Проектирование камеры сгорания и выходного устройства; построение треугольников скоростей и решеток профилей турбины в межвенцовых зазорах на внутреннем и наружных диаметрах.
курсовая работа [615,0 K], добавлен 12.03.2012Расчет основных параметров двигателя ЗИЛ-130. Детали, механизмы, модели основных систем двигателя. Количество воздуха, участвующего в сгорании 1 кг топлива. Расчет параметров процесса впуска, процесса сгорания. Внутренняя энергия продуктов сгорания.
контрольная работа [163,7 K], добавлен 10.03.2013Профилирование лопатки первой ступени компрессора высокого давления. Компьютерный расчет лопатки турбины. Проектирование камеры сгорания. Газодинамический расчет сопла. Формирование исходных данных. Компьютерное профилирование эжекторного сопла.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.02.2012Характеристика дизельного топлива двигателей внутреннего сгорания. Расчет стехиометрического количества воздуха на 1 кг топлива, объемных долей продуктов сгорания и параметров газообмена. Построение индикаторной диаграммы, политропы сжатия и расширения.
курсовая работа [281,7 K], добавлен 15.04.2011Общая характеристика судового дизельного двигателя внутреннего сгорания. Выбор главных двигателей и их основных параметров в зависимости от типа и водоизмещения судна. Алгоритм теплового и динамического расчета ДВС. Расчет прочности деталей двигателя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 10.06.2014Исходные данные для расчета жидкостного ракетного двигателя. Выбор значений давления в камере и на срезе сопла, жидкостного ракетного топлива (ЖРТ). Определение параметров ЖРТ и его продуктов сгорания. Конструктивная схема, система запуска двигателя.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 07.09.2015Определение параметров рабочего цикла дизеля. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Построение регуляторной характеристики автотракторного двигателя внутреннего сгорания. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма, параметров маховика.
курсовая работа [309,2 K], добавлен 29.11.2015Кинематический анализ двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Построение планов скоростей и ускорений. Определение внешних сил, действующих на звенья механизма. Синтез планетарной передачи. Расчет маховика, делительных диаметров зубчатых колес.
контрольная работа [630,9 K], добавлен 14.03.2015Расчет на прочность и устойчивость пера лопатки и диска рабочего колеса, лопаточного замка и корпуса камеры сгорания. Определение динамики первой формы колебаний пера лопатки. Описание конструкции узла компрессора низкого давления авиационного двигателя.
курсовая работа [828,1 K], добавлен 21.01.2012Тепловой расчет двигателя на номинальном режиме работы. Расчет процессов газообмена, процесса сжатия. Термохимический расчет процесса сгорания. Показатели рабочего цикла двигателя. Построение индикаторной диаграммы. Расчет кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [144,2 K], добавлен 24.12.2016Определение статистической вероятности безотказной работы устройства. Расчет средней наработки до отказа топливных форсунок. Изучение зависимости от пробега автомобиля математического ожидания износа шатунных шеек коленчатого вала и дисперсии износа.
контрольная работа [211,1 K], добавлен 26.02.2015Описание конструкции двигателя. Термогазодинамический расчет турбореактивного двухконтурного двигателя. Расчет на прочность и устойчивость диска компрессора, корпусов камеры сгорания и замка лопатки первой ступени компрессора высокого давления.
курсовая работа [352,4 K], добавлен 08.03.2011Проектирование проточной части авиационного газотурбинного двигателя. Расчёт на прочность рабочей лопатки, диска турбины, узла крепления и камеры сгорания. Технологический процесс изготовления фланца, описание и подсчет режимов обработки для операций.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 22.01.2012
