Расчет узлов авиационного двигателя и их согласование

Автор: Пользователь скрыл имя, 30 Ноября 2011 в 05:52, реферат

Краткое описание

Газотурбинные двигатели сочетают в себе комплекс свойств, обеспечивающих возможность их широкого использования в наземных установках, основными из которых являются: низкая стоимость, в особенности при применении авиадвигателей, отработавших летный ресурс; малая удельная масса и габариты; широкий диапазон климатических условий использования; возможность работы на различных типах горючего; практически полная автоматизация работой двигателя.
Выбор двигателя для конкретного назначения определяется совокупностью требований, в числе которых для стационарных двигателей главными являются минимальная приведенная стоимость производимой двигателем единицы энергии.
В данном курсовом проекте приводится проектировочный расчет приводного газотурбинного двигателя для привода электрогенератора мощностью 116,4 МВт. Прототипом послужил двигатель ГТД-110.

Оглавление

Введение………………………………………………………………..……… 4

1. Термогазодинамический расчет двигателя …..……………..…………... 5
1.1 Выбор температуры газа перед турбиной ………………………….
5
1.2 Выбор степени повышения давления в компрессоре …………….. 5
1.3 КПД компрессора и турбины ………………………………………. 6
1.4 Потери в элементах проточной части ……………………………… 6
1.5 Выбор скорости истечения газа из выходного устройства ……….. 7
1.6 Термогазодинамический расчёт двигателя на ЭВМ ………………. 7
2. Согласование параметров компрессора и турбины ……………………. 9
2.1 Выбор и обоснование исходных данных для согласования ……… 9
2.2 Результаты расчёта и формирование облика двигателя …………... 11
3. Газодинамический расчет компрессора ………………………………..… 12
3.1 Расчёт компрессора на ЭВМ ……………………………………….. 13
3.2 Расчет первой ступени компрессора на инженерном калькуляторе 20
4. Профилирование рабочей лопатки первой ступени осевого компресора………………………………………………………..……………
23
4.1 Выбор закона крутки..………………………………………………… 23
4.2Предварительный выбор удлинения лопатки…………….…………. 23
4.3Расчет густоты решеток профилей …………………………………..
4.4 Расчет и уточнение числа лопаток в венце, хорды и удлинения лопатки
24
25
4.5Расчёт профилирования рабочей лопаткипервой ступени ЭВМ…….
5. Газодинамический расчет турбины……………...……………….………
25
30
5.1 Расчёт турбины на ЭВМ ………………………………………………. 30
5.2 Газодинамический расчет на ЭВМ…………………………….…….. 31
5.3 Газодинамический расчет первой ступени осевой турбины
(расчет на инженерном калькуляторе)………………………………………
35
Выводы……………………………….....…………………………..…………. 38
Перечень ссылок….. ………………………………………………………….. 39

Скачать в ZIP (721.70 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

оформление Nedir.doc

— 1.16 Мб (Скачать)

        в - в        288.    99299.   160.0   .5162  2.1597

       к - к        670.  1484500.   120.0   .2540   .4103

        г - г       1490.  1411800.   115.1   .1653   .9869

        т - т        863.   104740.   220.0   .4149  4.2972 

             Dн1    Dcp1   Dвт1   Dн2    Dcp2   Dвт2  Zст 

      ОK   2.0374 1.6662 1.1837 2.0374 1.9719 1.9041  15.

      Т    2.3051 2.1597 2.0142 2.7930 2.1597 1.5263   4. 
 
 

                     Рисунок 2.1 – Схема проточной  части двигателя 

На данном этапе проектирования двигателя  сформирован его облик.

    Компрессор  — высоконагруженный , состоит из десяти ступеней и имеет значение коэффициента полезного действия .

    Турбина компрессора — трехступенчатая средненагруженная в среднем для каждой ступени, имеет значение коэффициента полезного действия .

    Обеспечено  условие .

    Таким образом, завершен этап согласования компрессора и турбины ТВД-1 и получены удовлетворительные параметры узлов. Это коэффициенты затраченного напора и загрузки ступеней, КПД ступеней, отношение высоты лопатки и среднему диаметру (для турбины). 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПРЕССОРА

    В современных газотурбинных двигателях для осуществления процесса сжатия используются в основном многоступенчатые осевые компрессоры. Это обусловлено их высокими коэффициентами полезного действия и возможностью изменения производительности и напорности этих компрессоров в очень широких пределах за счет изменения числа ступеней и их диаметральных размеров [5].

      Предварительный газодинамический расчет осевого компрессора  обычно представляет собой последовательный расчет всех его ступеней на среднем  радиусе. При этом предполагается, что  параметры потока на среднем радиусе  ступени соответствуют осредненным  параметрам ступени по высоте лопатки. Для улучшения этого соответствия в качестве среднего радиуса принимают среднегеометрический радиус ступени. 

3.1 Исходные данные

    Исходные  данные для расчета:

    pк*=14,95;           Lк= 397280 Дж/кг           к=1,39

    Gв=370,15 кг/с;         Uк=328,90 м/с  

    Тв*=288,15 К          Св=160 м/с  

    Рв*= 99299 П                R=287 Дж/кг*К 

    hк=0,840                              

    Форма проточной части – Dк=const 

    Так как рассчитываемый компрессор имеет  проточную часть с Dк=const, то для распределения выбираем распределение по ступеням HZ ,наиболее нагружая средние ступени, уменьшая значение HZ ко входу и выходу из компрессора.

    Распределение по ступеням параметров HZ необходимое для счета на ЭВМ приведены в таблице 3.1 

    Расчет  компрессора включает также ручной счет первой ступени компрессора  и выполняется с использованием формул из учебного пособия [5]. 

    3.2 Расчет компрессора (расчет на ЭВМ)

    Исходные  данные и результат расчёта многоступенчатого  осевого компрессора приведён в таблицах 3.2, 3.3. Схема проточной части компрессора изображена на рисунке  – 3.2. Изменение параметров по ступеням представлено на  рисунках – 3.1, 3.3, 3.4. Треугольники скоростей на среднем радиусе для всех ступеней изображены на рисунках – 3,5-3,8 
 
 
 

      Таблица 3.2 Исходные данные для газодинамического расчета компрессора

     05 03 11

       1  1  1 15 15  2

        288.15   99299.0   1.391   287.00

       370.15  14.95   14.95  328.90  328.90  130.00

       .5810  1.0600   .9900   .9850  1.0000  1.0200  0.0000

       160.00  158.60  156.80  155.60  154.70  152.60  150.50  148.30  146.30  145.70

       143.70  140.50  138.80  135.00  133.00  000.00  000.00  000.00  000.00  000.00

        24.90   26.40   27.20   27.80   28.15   28.40   28.40   28.41   27.80   27.30

        26.60   25.97   24.55   23.45   21.95  00.00   00.00   00.00   00.00   00.00

        .8700   .8750   .8800   .8850   .8900   .8950   .9000   .9000   .9000   .9000

        .8950   .8850   .8700   .8600   .8540   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000

        .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .5500

        .5500   .5500   .5500   .5500   .5500   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000

        .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000

        .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000   .0000

       1.0000  0.9880  0.9880  0.9880  0.9880  0.9880  0.9880  0.9860  0.9750  0.9660

       0.9580  0.9530  0.9400  0.9340  0.9300  0.0000  0.0000  0.0000  0.0000  0.000 
 

       числ.  форма1 форма2 Z перв. Z всего   способ

     каскад  1-Dк                           1-форма

             2-Dср                          2-массив Dк

             3-Dвт

     температура давление к R

     G Пк Пк1 Uk1 Uk2 Ck

     втулка  на вх.-отн.ср.диам.перех-сигмаВНА-НА-перех-загроможд.-двухконт

     осевые  скорости (20)

     работа  ступеней в кДж\кг (20)

     КПД ступеней (20)

     степень реактивности (20)

     угол  натекания (20)

     отношение наружн диаметров к нар.диам. первой ст. (20)

     ***Таблица 3.3 – Газодинамический  расчет многоступенчатого осевого компрессора*

     ГДР МОК     Дата   5. 3.11

  Nк= 1  Kф1= 1  Kф2= 1  z1= 15  zк= 15  Kr= 2

  Пк=14.950  Пк1=14.950   G=370.15  n1=  3000.0  n2=  3000.0  k= 1.39  R= 287.00

  Tв=288.15  Pв= 99299.0  P1о= 98306.0  Sва= .990  Sна= .985  Sнв=1.000  m=  .00

Ncт   Dк        Dсp        Dвт        Doт        КПД        Mw1        Mc2

  1  2.094      1.712      1.216      .5810      .8713      .7637      .6800   

  2  2.069      1.752      1.365      .6597      .8763      .7420      .6582   

  3  2.069      1.804      1.494      .7223      .8814      .7199      .6393   

  4  2.069      1.846      1.593      .7702      .8864      .6990      .6213   

  5  2.069      1.880      1.670      .8073      .8915      .6787      .6028   

  6  2.069      1.906      1.728      .8351      .8966      .6573      .5840   

  7  2.069      1.927      1.773      .8573      .9017      .6365      .5660   

  8  2.064      1.939      1.805      .8745      .9018      .6167      .5505   

  9  2.041      1.929      1.810      .8865      .9019      .5934      .5307   

10  2.023      1.922      1.815      .8975      .9021      .5743      .5131   

11  2.006      1.914      1.817      .9059      .8972      .5543      .4942   

12  1.995      1.910      1.821      .9125      .8874      .5351      .4792   

13  1.968      1.889      1.805      .9173      .8726      .5148      .4589   

14  1.956      1.880      1.801      .9210      .8629      .4959      .4424   

15  1.947      1.876      1.801      .9250      .8571      .4797      .4268   

Продолжение таблицы3,3

Nст  C1а        С2а        С1u        C2u        C1         C2         Uк

  1  160.0      159.3      74.19      165.9      176.4      230.0      328.9   

  2  158.6      157.7      74.83      170.6      175.4      232.3      325.0   

  3  156.8      156.2      77.87      175.4      175.1      234.9      325.0   

  4  155.6      155.1      80.23      179.3      175.1      237.1      325.0   

  5  154.7      153.6      82.22      182.4      175.2      238.5      325.0   

  6  152.6      151.6      83.62      184.8      174.0      239.0      325.0   

  7  150.5      149.4      84.99      186.8      172.8      239.2      325.0   

  8  148.3      147.3      85.51      189.2      171.2      239.8      324.3   

  9  146.3      146.0      85.39      187.7      169.4      237.8      320.7   

10  145.7      144.7      85.60      186.5      169.0      236.0      317.7   

11  143.7      142.1      86.12      184.6      167.5      233.0      315.1   

12  140.5      139.6      86.94      184.1      165.2      231.1      313.4   

13  138.8      136.9      87.52      179.9      164.1      226.0      309.2   

14  135.0      134.0      88.77      177.2      161.6      222.2      307.2   

15  133.0      131.5      91.19      174.0      161.3      218.1      305.9   

Nст   Hz         Rк        al1        al2        be1        be1л       be2

  1  .2490E+05  .5500      65.12      43.83      39.40      39.40      56.31   

  2  .2640E+05  .5500      64.74      42.76      38.33      38.33      55.40   

  3  .2720E+05  .5500      63.59      41.69      37.31      37.31      54.51   

  4  .2780E+05  .5500      62.73      40.87      36.55      36.55      53.84   

  5  .2815E+05  .5500      62.01      40.11      35.97      35.97      53.20   

  6  .2840E+05  .5500      61.28      39.35      35.27      35.27      52.53   

  7  .2840E+05  .5500      60.55      38.65      34.66      34.66      51.98   

  8  .2841E+05  .5500      60.03      37.91      34.09      34.09      52.10   

  9  .2780E+05  .5500      59.73      37.88      33.91      33.91      51.83   

10  .2730E+05  .5500      59.57      37.81      33.97      33.97      51.58   

11  .2660E+05  .5500      59.07      37.59      33.82      33.82      50.84   

12  .2597E+05  .5500      58.25      37.18      33.40      33.40      50.72   

13  .2455E+05  .5500      57.77      37.27      33.57      33.57      49.70   

14  .2345E+05  .5500      56.67      37.10      33.17      33.17      48.69   

15  .2195E+05  .5500      55.56      37.08      33.18      33.18      47.46   

Nст   Пст        Hтк        Cак        Kg         Kн         U1         U2

  1  1.288      .2330      .4865      1.020      .9880      269.0      272.1   

  2  1.283      .2562      .4881      1.022      .9760      275.3      279.4   

  3  1.270      .2672      .4825      1.024      .9640      283.5      286.7   

  4  1.256      .2765      .4788      1.026      .9520      290.0      292.7   

  5  1.241      .2836      .4761      1.028      .9400      295.3      297.3   

  6  1.228      .2898      .4696      1.031      .9280      299.4      301.0   

  7  1.214      .2936      .4631      1.033      .9160      302.7      303.6   

  8  1.201      .2988      .4573      1.035      .9040      304.6      303.8   

  9  1.185      .3004      .4562      1.037      .9000      303.0      302.4   

10  1.171      .3005      .4586      1.039      .9000      301.9      301.2   

11  1.157      .2977      .4561      1.041      .9000      300.6      300.3   

12  1.145      .2937      .4482      1.043      .9000      300.0      298.4   

13  1.128      .2854      .4489      1.046      .9000      296.7      296.0   

14  1.116      .2761      .4395      1.048      .9000      295.3      295.0   

15  1.104      .2607      .4348      1.050      .9000      294.6      294.6   

Nст   T2o        T1         T2        P2o        P3o         P1         P2

  1  312.5      272.9      286.6      .1298E+06  .1279E+06  .8103E+05  .9544E+05

  2  338.4      297.5      312.0      .1666E+06  .1641E+06  .1073E+06  .1247E+06

  3  365.0      323.4      338.0      .2115E+06  .2083E+06  .1396E+06  .1609E+06

  4  392.3      350.0      364.7      .2655E+06  .2616E+06  .1794E+06  .2050E+06

Информация о работе Расчет узлов авиационного двигателя и их согласование