Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик газотурбинного двигателя
Краткое описание принципа работы газотурбинного двигателя. Расчёт состава рабочего тела, оптимального значения степени повышения давления в компрессоре, а также состава продуктов сгорания и рабочей смеси. Определение коэффициента избытка воздуха.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.08.2013 |
| Размер файла | 76,0 K |
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://www.allbest.ru/
Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик газотурбинного двигателя
1. Краткое описание принципа работы ГТД
Газотурбинный двигатель - тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке движущегося газа.
Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое количество продуктов сгорания под высоким давлением. Далее газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии преобразуется в турбине в механическую энергию вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя (топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т.п.) и привода электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы. Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.
2. Расчёт состава рабочего тела цикла
2.1 Расчёт состава рабочего тела
Расчёт массовых и мольных долей компонентов, молекулярной массы, их теплоёмкости производится для воздуха, потребляемого ГТД на высоте полёта самолёта Н = 11000 м и скорости полёта V = 1,8M.
Объемные доли компонентов в воздухе будут таковыми:
rN2 = 0,7745
rO2 = 0,2031
rCO2 = 0,0067
rH2O = 0,0157
Найдём молекулярную массу смеси:
Массовые доли каждого компонента в 1 кг воздуха найдём по формулам:
Проверка полученных результатов:
Определим мольную долю и массу каждого компонента 1 кг смеси:
Вычислим изобарную и изохорную теплоёмкости смеси, а также коэффициент адиабаты и газовую постоянную смеси:
2.2 Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре ГТД
2.3 Определение коэффициента избытка воздуха
Керосин ТС - 1 (СnHm).
2.4 Расчёт состава продуктов сгорания и рабочей смеси
Вычислим массы компонентов, а также мольные и массовые доли этих компонентов в смеси продуктов сгорания:
Найдём массу топлива:
т.е. выполняется закон сохранения массы вещества.
Найдём изобарные и изохорные теплоёмкости, коэффициент адиабаты и газовую постоянную смеси продуктов сгорания.
Т.о. газовые постоянные в первом и втором случае получились приблизительно равны между собой:
|
Параметры, состав |
Компоненты |
|||||
|
N2 |
O2 |
CO2 |
H2O |
|||
|
Ri, |
297 |
260 |
189 |
462 |
||
|
Cpi, |
1017 |
917 |
821 |
1855 |
||
|
Cvi, |
720 |
657 |
632 |
1393 |
||
|
?i, |
28 |
32 |
44 |
18 |
||
|
Gi, кг |
Воздух |
0,7478 |
0,2241 |
0,0102 |
0,0098 |
|
|
Прод.сгор |
0,7478 |
0,1588 |
0,0705 |
0,034 |
||
|
Mi, моль |
Воздух |
26,7 |
7 |
0,2318 |
0,5444 |
|
|
Прод.сгор |
26,7 |
5 |
0,7 |
0,7 |
||
|
gi |
Воздух |
0,7478 |
0,2241 |
0,0102 |
0,0098 |
|
|
Прод.сгор |
0,7478 |
0,1588 |
0,0705 |
0,034 |
Состав рабочего тела цикла ГТД
Характеристики рабочего тела в цикле ГТД
|
Смесь |
Cp, |
Cv, |
R, |
k |
G, кг |
|
|
Воздух |
992 |
705 |
287 |
1,4 |
1 |
|
|
Прод. сгор |
1027,0827 |
734,6656 |
287 |
1,4 |
1 |
3. Расчёт основных параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла ГТД
Точка 1. Процесс 0-1 - адиабатное сжатие воздуха в диффузоре:
Точка 2. Процесс 1-2 - адиабатное сжатие в компрессоре:
Точка 3. Процесс 2-3 - изобарный подвод тепла в камере сгорания
Точка 4. Процесс 3-4 - адиабатное расширение продуктов сгорания в турбине:
Точка 5. Процесс 4-5 - адиабатное расширение в реактивном сопле двигателя до давления окружающей среды p0=p5:
4. Расчет калорических величин цикла ГТД
4.1 Изменение калорических величин в процессах цикла
Найдём изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии во всех процессах (энтропия адиабатных процессов 0-1, 1-2, 3-4, 4-5 равна 0) по соотношениям:
4.2 Расчет работы процессов и полной работы за цикл
Значения основных параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла, изменение калорических параметров в процессах и за весь цикл идеального ГТД
|
Значения |
Точки |
||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
Pi, Па |
0,35652 |
0,603 |
8,022 |
8,022 |
3,454 |
0,35652 |
|
|
vi, м3/кг |
1,9 |
1,3 |
0,2057 |
0,5 |
0,9144 |
4,62896 |
|
|
Ti, K |
236,2 |
274,46 |
575,035 |
1400 |
1100,4254 |
575,023 |
|
|
Значения |
Процесс |
||||||
|
0-1 |
1-2 |
2-3 |
3-4 |
4-5 |
5-0 |
||
|
Дui, Дж/кг |
26973,3 |
211905,1 |
570433,8753 |
-2070433,8753 |
-363296,8451 |
-238870,215 |
|
|
Дhi, Дж/кг |
37953,92 |
298170,0032 |
802650,0859 |
-291471,1071 |
-511190,2651 |
-336112,416 |
|
|
Дsi, Дж/(кгК) |
0 |
0 |
865,7139 |
0 |
0 |
-884,465 |
|
|
qi, Дж/кг |
0 |
0 |
802650,0859 |
0 |
0 |
-336112,416 |
|
|
li, Дж/кг |
-37953,92 |
-298170,0032 |
0 |
291471,1071 |
511196,2651 |
0 |
газотурбинный двигатель давление сгорание
Список источников
Мухачев, Г.А. Термодинамика и теплопередача[Текст]/ Г.А. Мухачев, Щукин В.Е. - М.: Высшая школа, 1991 г. - 400 с.
Кирилин, В.А. Техническая термодинамика[Текст]/ В.А. Кирилин, Сычев В.В., Шейндлин А.Е. - М: Энергоатомиздат, 1983 г. - 416 с.
Сборник задач по технической термодинамике и теплопередаче[Текст]/Под редакцией Б.Н. Юдаева. - М.: Высшая школа, 1968 г. - 372 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла, параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.
курсовая работа [278,4 K], добавлен 19.04.2015Расчет показателей работы газотурбинного двигателя. Проверка напряженного состояния рабочей лопатки последней ступени. Распределение параметров по ступеням компрессора, степени повышения давления, входной закрутки потока на входе в рабочее колесо.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2015Параметры рабочего тела. Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла. Расчет внешних скоростных характеристик двигателей. Силы давления газов. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 07.07.2015Определение параметров рабочего тела. Процессы впуска и сжатия, сгорания, расширения и выпуска; расчет их основных параметров. Показатели работы цикла. Тепловой баланс двигателя, его индикаторная мощность. Литраж двигателя и часовой расход топлива.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2012Выбор параметров и термогазодинамический расчет двигателя. Формирование "облика" проточной части турбокомпрессора, согласование параметров компрессора и турбины. Газодинамический расчет узлов и профилирование лопатки рабочего колеса первой ступени КВД.
дипломная работа [895,3 K], добавлен 30.06.2011Устройство и принцип работы теплового газотурбинного двигателя, его схема, основные показатели во всех основных точках цикла. Способ превращения теплоты в работу. Определение термического коэффициента полезного действия через характеристики цикла.
курсовая работа [232,8 K], добавлен 17.01.2011Разработка схемы теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя. Определение располагаемого объема тепловой энергии газов, коэффициента утилизации теплоты, расходов насыщенного и перегретого пара. Расчет абсолютной и относительной экономии топлива.
контрольная работа [443,5 K], добавлен 21.12.2013Исследование изобарных, изохорных, изотермических и адиабатных процессов. Определение показателя политропы для заданного газа, изменения энтропии, начальных и конечных параметров рабочего тела. Изучение цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания.
контрольная работа [347,5 K], добавлен 12.02.2012Краткое описание котельного агрегата БКЗ-420-140ГМ. Определение коэффициента избытка воздуха, объемов и энтальпий продуктов сгорания. Расчет пароперегревателя и воздухоподогревателя. Оценка общего сопротивления по участкам газового и воздушного трактов.
курсовая работа [585,9 K], добавлен 14.03.2012Определение расхода воздуха и количества продуктов горения. Расчет состава угольной пыли и коэффициента избытка воздуха при спекании бокситов во вращающихся печах. Использование полуэмпирической формулы Менделеева для вычисления теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [659,6 K], добавлен 20.02.2014Взаимосвязь параметров теплоносителя и рабочего тела, их влияние на показатели ядерной энергетической установки. Определение температуры теплоносителя на входе и выходе ядерного реактора. Общая характеристика метода определения параметров рабочего тела.
контрольная работа [600,3 K], добавлен 18.04.2015Тип и основные конструктивные элементы двигателя. Согласование параметров компрессора и турбины. Выбор закона профилирования. Расчет на прочность пера рабочей лопатки турбины. Выбор степени повышения давления в компрессоре. Физические константы воздуха.
дипломная работа [310,4 K], добавлен 18.03.2012Тепловой расчет бензинового двигателя. Средний элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процесс впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла.
контрольная работа [588,6 K], добавлен 24.03.2013Определение показателя политропы, начальных и конечных параметров, изменения энтропии для данного газа. Расчет параметров рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 03.12.2011Расчет параметров рабочего тела в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме. Анализ результатов для процесса сжатия. Значения температуры рабочего тела в отдельно взятых точках термодинамического цикла. Температура в произвольном положении поршня.
контрольная работа [36,2 K], добавлен 23.11.2013Описание исследуемой подсистемы "Тепловой двигатель". Расчет процесса сжатия воздуха в компрессоре, камеры сгорания, расширения рабочего тела в турбине. Описание первой, второй и третьей ступеней подсистемы "Теплообменная группа". Энергетический баланс.
курсовая работа [793,4 K], добавлен 03.05.2012Выбор емкости рабочего и пускового конденсатора. Выбор схемы включения двигателя и типа конденсаторов. Пуск двигателя без нагрузки и под нагрузкой, близкой к номинальному моменту. Определение значения напряжения на конденсаторе и рабочей емкости.
курсовая работа [380,9 K], добавлен 08.07.2014Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Определение параметров в начале и в конце сжатия, а также давления сгорания. Построение политропы сжатия и расширения. Индикаторная диаграмма расчетного цикла. Конструктивный расчет деталей дизеля.
дипломная работа [501,1 K], добавлен 01.10.2013Расчет эффективности работы паросилового цикла Ренкина. Определение параметров состояния рабочего тела в различных точках цикла. Оценка потери энергии и работоспособности в реальных процесса рабочего тела. Эксергетический анализ исследуемого цикла.
реферат [180,6 K], добавлен 21.07.2014Основные параметры двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Среднее давление механических потерь. Основные размеры цилиндра и удельные параметры двигателя. Удельная поршневая мощность. Эффективные показатели работы двигателя.
практическая работа [59,3 K], добавлен 15.12.2012
