Термогазодинамический расчет одновальной ГТУ
Определение полной температуры и давления на входе в двигатель. Порядок расчета изоэнтропического КПД компрессора и относительного расхода топлива. Формулы коэффициента избытка воздуха в камере сгорания. Расчет изобарной теплоемкости сухого воздуха.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.03.2014 |
| Размер файла | 254,7 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/
Содержание работы
1. Задание
2. Исходные данные
3. ТГД расчет ГТД
3.1 Пункты проверки расчета
4. Расчет компрессора
4.1 Расчет турбины компрессора
4.2 Проверка напряженного состояния рабочей лопатки последней ступени ТК
Список литературы
1. Задание
По заданным параметрам рабочего процесса - ; ; электрической мощности Nэл произвести термогазодинамический расчет одновальной ГТУ без свободной турбины (схема 1) и спроектировать проточную часть
температура двигатель топливо
2. Исходные данные
|
Температура газа перед турбиной, К |
- |
(1300) |
|
|
Степень повышения полного давления |
- |
(11) |
|
|
Политропический КПД компрессора |
- |
(0,89) |
|
|
Изоэнтропический КПД турбины компрессора (с учетом охлаждения турбины, если оно есть) |
- |
(0,93) |
|
|
Механический КПД |
- |
(0,995) |
|
|
КПД электрогенератора |
- |
(0,98) |
|
|
Коэффициент потерь полного давления в камере сгорания |
- |
(0,95) |
|
|
Коэффициент потерь полного давления во входном устройстве |
- |
(0,99) |
|
|
Степень понижения полного давления в выходном устройстве |
- |
(1,013) |
|
|
Коэффициент утечек воздуха из ГВТ |
(0,01) |
||
|
Температура воздуха на входе в ГТД, К |
- |
(288) |
|
|
Давление воздуха на входе в ГТД, Па |
- |
(101325) |
|
|
Показатель адиабаты воздуха |
- |
(1,4) |
|
|
Газовая постоянная воздуха, |
- |
(287,05287 ) |
|
|
Максимальная электрическая мощность газотурбоэлектроагрегата, МВт |
- |
(110) |
|
|
Низшая теплотворная способность топливного газа, кДж/кг |
- |
45952 |
|
|
Полнота сгорания топлива |
- |
0,993 |
|
|
Теоретически необходимое количество килограммов воздуха для полного сгорания одного килограмма топлива |
- |
17,048 |
3. ТГД расчет ГТД
ТГД - расчет ведется в САУ, с постоянным показателем адиабаты для воздуха и переменной теплоемкостью газа.
До пункта 26 расчет ведется на =1 кг воздуха.
Полная температура на входе в двигатель:
= =288 К
Полное давление на входе в двигатель:
= =
Изоэнтропический КПД компрессора:
=0.849
Полное давление за компрессором:
= Па
Удельная работа компрессора:
=
Температура воздуха за компрессором:
=621.881 К
Относительный расход топлива:
= кг/с
Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания:
=3,273
Полное давление газа на входе в камеру сгорания:
= Па
Величина относительных отборов охлаждающего воздуха:
=0.025
Относительный отбор охлаждающего воздуха на охлаждение турбины компрессора является суммой отборов на охлаждение и равен:
+=0.025+0.017=0.042
Расход воздуха через сечение Г:
=0.948 кг/с
Расход топлива секундный на 1 кг воздуха:
=0.017 кг/с
Расход газа через сечение Г:
=0.965 кг/с
Газовая постоянная газа вычисляется по выражению:
=287.557
Определение относительной температуры газа на входе в турбину для использования в расчетном полиноме:
=1.3
Изобарная теплоемкость сухого воздуха:
=1.189
Комплекс Nn:
=3.508
Изобарная теплоемкость газа:
=
Показатель адиабаты газа на входе в турбину компрессора:
=1.305
Степень понижения полного давления турбины:
=10
Удельная работа турбины:
=
Температура «чистого» газа за турбиной:
=793 К
Расход газа за турбиной:
=1
Температура газа за турбиной:
=762 К
где - температура охлаждающего воздуха, принято =;
Эффективная удельная работа цикла на 1 кг воздуха:
= Дж/кг
Потребная эффективная мощность ГТД на валу:
= Вт
Расход воздуха через двигатель:
=427 кг/с
Фактический расход газа:
=430 кг/с
Фактический секундный расход топлива:
=7,254 кг/с
Часовой расход топлива:
= кг/ч
Располагаемая удельная энергия внесенного в двигатель топлива, приходящаяся на 1 кг воздуха:
= Дж
Эффективный КПД ГТД равен:
=0.303
В итоге, имеем КПД ГТУ на клеммах электрогенератора:
=0.297
Удельная работа ГТУ (аналог - удельная тяга) кВт/(кг/с):
=
3.1 Пункты проверки расчета
Утечки из ГВТ:
=4,27 кг/с
Отборы на охлаждение турбины:
=17,915 кг/с
Расход воздуха через сечение Г
=404,824 кг/с
=404,824 кг/с
Расход газа через сечение Г:
= 412,078 кг/с
=412,078 кг/с
=412,078 кг/с
Расход газа через выходное устройство:
=429,993 кг/с
Мощность компрессора:
Вт
Мощность турбины, идущая на привод компрессора:
= Вт
Мощность турбины через G г и L т:
= Вт
Мощность, идущая на привод компрессора::
= Вт
Мощность эффективная
= Вт
Располагаемая энергия внесенного топлива:
= Дж
Эффективный КПД ГТД:
=0.303
Коэффициент полезной работы
0.46
4. Расчет компрессора
Назначаем приведенную окружную скорость и средний коэффициент напора [20]:
, .
Окружная скорость на концах рабочих лопаток компрессора:
=368,602
Назначаем величину приведённой скорости на входе в компрессор и определяем аксиальную площадь проточной части на входе в компрессор:
=0.81
=0.4041
=2,204
Назначаем относительный диаметр втулки по входу:
Диаметр периферии на входе в компрессор:
Диаметр втулки на входе в компрессор:
=1,642 м
Высота лопатки рабочего колеса первой ступени компрессора:
= 0,351 м
Средний диаметр на входе в компрессор:
= 1.995 м
Задаем проточную часть с постоянным средним диаметром.
Назначаем величину приведённой скорости на выходе из компрессора и определяем аксиальную площадь проточной части на выходе из компрессора:
= 0.384
= 0,621
Диаметр втулки на выходе из компрессора:
=1,895 м
Диаметр периферии на выходе из компрессора:
=2,094 м
Высота лопаток спрямляющего аппарата на выходе из компрессора
= 0,099 м
Относительный диаметр втулки на выходе из компрессора:
=0.9
Мощность компрессора:
=
Работа компрессора:
=
Определяем число ступеней компрессора:
=11,71
Принимаем Zк=12
Частота вращения ротора компрессора:
=
Ширина компрессора:
Для определения ширины компрессора находится средняя ширина лопаточного венца:
,
- ширина лопаточного венца 1-ой и последней ступеней, определяемых:
где для ТРД:
Определяется ширина лопаточного венца входного направляющего аппарата:
,
где
И относительный осевой зазор:
Тогда ширина компрессора:
4.1 Расчет турбины компрессора
Аксиальная площадь горла соплового аппарата первой ступени ТК:
=0.039
Средний диаметр ТК:
= 2,623 м
Задаем проточную часть с постоянным средним диаметром
Высота лопатки соплового аппарата первой ступени ТК:
Задаем - выходной угол сопловой решетки
= 0,187 м
Диаметр периферии соплового аппарата первой ступени ТК:
= 2,81 м
Диаметр втулки соплового аппарата первой ступени ТК:
= 2,435 м
Окружная скорость вращения РК на среднем радиусе:
Назначаем планируемое отношение : = 0.5
Число ступеней ТК:
=
=1.779
=0.098
= 1,9999
Принимаем
Пересчитываем отношение :
= 0.503
Мощность ТК:
=
Назначаем величину приведённой скорости на выходе из ТК и определяем аксиальную площадь проточной части:
= 0,953
=
Высота рабочих лопаток на выходе из ТК:
Диаметр периферии на выходе из ТК:
Диаметр втулки на выходе из ТК:
Для определения ширины ТК находится ширина спрямляющего аппарата:
где
Ширина ТК:
где - относительный осевой зазор между сопловым аппаратом и рабочим колесом
Ширина камеры сгорания:
4.2 Проверка напряженного состояния рабочей лопатки последней ступени ТК
Необходимо определить температуру неохлаждаемой лопатки последней ступени ТК:
По выбирается материал:
ЭИ827
Напряжение растяжения от центробежных сил в корневом сечении лопатки:
,
где кф=0.6 - коэффициент формы пера лопатки
Коэффициент запаса прочности:
Список использованных источников
1. В.В. Михайлов, В.А. Пономарев, В.В. Вятков МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к курсовой работе «Термодинамический расчет ГТУ» по курсу «Теория, расчет и проектирование ГТУ» . - Рыбинск: РГАТА, 2012. - 49 с.
2. Е. Н. Богомолов Проектирование проточной части турбокомпрессора авиационного газотурбинного двигателя - Ярославский политехнический институт, 1991. - 67 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Определение 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 20.02.2014Выбор температуры уходящих газов и коэффициента избытка воздуха. Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания, а также энтальпии воздуха. Тепловой баланс теплового котла. Расчет теплообменов в топке, в газоходе парового котла. Тепловой расчет экономайзера.
курсовая работа [242,4 K], добавлен 21.10.2014Расчет теоретического объёма расхода воздуха, необходимого для горения природного газа и расчет реального объёма сгорания, а также расчет теоретического и реального объёма продуктов сгорания. Сопоставление расчетов, используя коэффициент избытка воздуха.
лабораторная работа [15,3 K], добавлен 22.06.2010Описание конструкции и технических характеристик котельного агрегата ДЕ-10-14ГМ. Расчет теоретического расхода воздуха и объемов продуктов сгорания. Определение коэффициента избытка воздуха и присосов по газоходам. Проверка теплового баланса котла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.01.2014Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания котельной установки. Определение коэффициентов избытка воздуха, объемных долей трехатомных газов и концентрации золовых частиц. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчет поверхностей нагрева котла.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.05.2015Выбор способа шлакоудаления. Коэффициент избытка воздуха на выходе из топки. Объем и энтальпия продуктов сгорания и воздуха. Расчет топлива, теплообмена, конвективного пароперегревателя, водяного экономайзера. Аэродинамический расчет котельного агрегата.
курсовая работа [5,3 M], добавлен 27.07.2013Характеристика котла ДЕ-10-14ГМ. Расчет объемов продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов. Коэффициент избытка воздуха. Тепловой баланс котельного агрегата и определение расхода топлива. Расчет теплообмена в топке, водяного экономайзера.
курсовая работа [267,4 K], добавлен 20.12.2015Порядок расчета теоретически необходимого количества воздуха для сгорания топлива. Определение параметров процессов впуска. Вычисление основных параметров процесса сгорания, индикаторных и эффективных показателей двигателя. Основные показатели цикла.
контрольная работа [530,4 K], добавлен 14.11.2010Расчетные характеристики топлива. Расчет теоретических объемов воздуха и основных продуктов сгорания. Коэффициент избытка воздуха и объемы дымовых газов по газоходам. Тепловой баланс котла и топки. Тепловой расчет конвективных поверхностей нагрева.
контрольная работа [168,0 K], добавлен 26.03.2013Методика расчета горения топлива на воздухе: определение количества кислорода воздуха, продуктов сгорания, теплотворной способности топлива, калориметрической и действительной температуры горения. Горение топлива на воздухе обогащённым кислородом.
курсовая работа [121,7 K], добавлен 08.12.2011Схема опытной установки и описание принципа её действия. Порядок выполнения опыта и составление диаграммы влажного воздуха. Расчёт плотности воздуха на выходе из калорифера, массового расхода воздуха, проходящего через установку, расхода сухого воздуха.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 23.01.2014Виды топлива, его состав и теплотехнические характеристики. Расчет объема воздуха при горении твердого, жидкого и газообразного топлива. Определение коэффициента избытка воздуха по составу дымовых газов. Материальный и тепловой баланс котельного агрегата.
учебное пособие [775,6 K], добавлен 11.11.2012Описание котельного агрегата. Характеристики топлива, коэффициенты избытка воздуха по расчетным участкам, теоретические объемы воздуха и продукты сгорания. Действительные объемы продуктов сгорания, доли трехатомных газов и водяных паров, их энтальпия.
курсовая работа [700,9 K], добавлен 28.12.2012Определение объемов воздуха и продуктов сгорания, коэффициента полезного действия и расхода топлива. Расчет топки котла, радиационно-конвективных поверхностей нагрева, ширмового пароперегревателя, экономайзера. Расчетная невязка теплового баланса.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.11.2011Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015Характеристика топлива, объёмы и теплосодержание воздуха и продуктов сгорания. Выбор типа топки и коэффициента избытка воздуха. Расчёт объёма газов по газоходам котла. Конструктивные характеристики топки. Расчёт первой ступени водяного экономайзера.
курсовая работа [31,9 K], добавлен 24.12.2011Описание конструкции камерной топки парового котла, краткая характеристика топлива. Расчет необходимого объема воздуха и объема продуктов сгорания топлива. Площадь поверхностей топки и камеры догорания. Расчет температуры газов на выходе из топки.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 07.04.2018Описание конструкции котлоагрегата, его поверочный тепловой и аэродинамический расчет. Определение объемов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса и расхода топлива. Расчет топочной камеры, разработка тепловой схемы котельной.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2016Расчет горения топлива (смесь коксового и доменного газов). Определение теоретически необходимого и действительного количества воздуха, количества продуктов сгорания, их процентного состава и калориметрической температуры. Характеристика видов топлива.
контрольная работа [38,9 K], добавлен 28.04.2013Выбор 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 30.06.2011
