- •Задание
- •Введение
- •1 Описание работы и схема гтд
- •2 Расчет состава рабочего тела
- •2.1 Определение характеристик воздуха на заданной высоте полета h.
- •2.2 Определение (pк)opt — оптимальной степени сжатия в компрессоре.
- •2.3 Определение коэффициента избытка воздуха a
- •2.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси
- •3 Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя.
- •3.3 Расчет параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения
- •3.4 Расчет энергетических характеристик гтд
- •3.6 Определение работы цикла графическим путем.
- •3.7 Определение теплоты цикла графическим путем
- •Заключение
- •Список использованной литературы
2.2 Определение (pк)opt — оптимальной степени сжатия в компрессоре.
Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции .
Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении
(4),
Тогда
Т3=1650 K
Т0=229,7 K
M=0,8
2.3 Определение коэффициента избытка воздуха a
Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной.
Для расчета примем соотношение для данного вида топлива:
Для топлива :;.
Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:
(5)
где
2.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси
Массы продуктов сгорания (кг):
(6)
(7)
(8)
(9)
Количества вещества продуктов сгорания (моль):
(10)
(11)
(12)
(13)
Мольные доли компонентов (моль):
(14)
Массовые доли компонентов:
(15);
Количество топлива, сгорающего в 1кг воздуха (кг):
(16)
Масса рабочей смеси (кг):
(17)
Теплоемкости рабочей смеси :
(18)
(19)
Газовая постоянная :
(20)
Показатель адиабаты:
(21)
Результаты расчета сведем в Таблицы 6, 7:
Таблица 6 – Состав воздуха и продуктов сгорания
Характеристика |
Компонент | ||||
N2 |
O2 |
CO2 |
H2O | ||
|
Воздух |
1039 |
915 |
815 |
1859 |
|
Воздух |
742 |
655 |
626 |
1397 |
28 |
32 |
44 |
18 | ||
297 |
260 |
189 |
462 | ||
mi,кг |
Воздух |
0.7531 |
0.2251 |
0.0115 |
0.01035 |
Пр. сгор. |
0.7531 |
0.1385 |
0.0926 |
0.0269 | |
Mi, моль |
Воздух |
26.90 |
7.03 |
0.26 |
0.57 |
Пр. сгор. |
26.90 |
4.33 |
0.70 |
2.1 | |
gi |
Воздух |
0.7531 |
0.2251 |
0.0115 |
0.01035 |
Пр. сгор. |
0.747 |
0.137 |
0.0922 |
0.027 |
Таблица 7 - Характеристики рабочего тела в цикле ГТД
Смесь |
G, кг | ||||
Воздух |
1010 |
723 |
287 |
1,4 |
1 |
Продукты сгорания |
1026 |
739 |
286 |
1,39 |
1,0256 |
3 Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя.
3.1 Расчет основных параметров состояния в характерных точках цикла
Точка 1. Процесс 0-1 — адиабатное сжатие воздуха в диффузоре.
(22)
(23)
,
(24)
Точка 2. Процесс 1-2 — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре:
(25)
(26)
(27)
Точка 3. Процесс 2-3 — изобарный подвод тепла в камере сгорания:
,
- степень повышения температуры
;
(28)
Точка 4. Процесс 3-4 — адиабатное расширение продуктов сгорания в турбине:
(29)
(30)
(31)
Точка 5. Процесс 4-5 — адиабатное расширение в реактивном сопле ГТД до давления окружающей среды :
:
(32) ;
3.2 Определение калорических величин цикла ГТД
3.2.1 Изменение внутренней энергии в процессе:
(37)
, ,,,,
3.2.2 Изменение энтальпии:
(38)
, ,,,,,
3.2.3 Изменение энтропии:
(39)
;
.
3.2.4 Расчет теплоты процессов и тепла за цикл:
q0-1= 0,
q1-2= 0,
,
q3-4= 0,
q4-5= 0,
3.2.5 Расчет работы процесса и работы за цикл:
- работа сжатия газа в диффузоре,
- работа сжатия газа в компрессоре ,
- работа газа в турбине,
- работа реактивного сопла,
- работа цикла,
Проверка:
Результаты расчета сводятся в таблицу 8.
Таблица 8 – Основные параметры состояния рабочего тела в узловых точках цикла, изменение калорических параметров в процессах и за весь цикл идеального ГТД
Значения
|
Точки
|
Для цикла | |||||||
0
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
| |||
|
0,3
|
0,46
|
9,8
|
9,8
|
4,2
|
0,3
|
-
| ||
|
2,1 |
1,6 |
0,18 |
0,48 |
0,88 |
5,7 |
-
| ||
|
230
|
259
|
616
|
1650
|
1293
|
616
|
-
| ||
Значения
|
Процесс
|
Для цикла | |||||||
0-1
|
1-2
|
2-3
|
3-4
|
4-5
|
5-0
|
| |||
21 |
258 |
762 |
-263 |
-500 |
-284 |
- | |||
|
30
|
360
|
1058
|
-365
|
-692
|
-395
|
-
| ||
|
-
|
-
|
1008
|
-
|
-
|
-1008
|
-
| ||
|
0 |
0 |
1058 |
0 |
0 |
395 |
663 | ||
-30 |
-360 |
0 |
365 |
693 |
0 |
668 |