Приближенный аналитический метод получения дх гтд

Сущность этого метода заключается в том, что характеристики всех узлов двигателя задаются приближенно, аналитическими зависимостями, либо принимаются постоянными, что и определяет погрешность метода. Недостающие численные значения коэффициентов потерь энергии в узлах двигателя и КПД узлов задаются исходя из статистических данных для соответствующего класса ГТД.

Учитывая то, что современные ГТД имеют осевые компрессоры с высокой степенью регулирования, допущение о том, что при дросселировании от максимального режима до МГ КПД компрессора остается примерно постоянным , является достаточно корректным.

В расчетах необходимо учитывать, что при изменении температуры и химического состава газа изменяются его физические свойства и, соответственно, значения показателя адиабаты к_Г и удельной теплоемкости .

У современных ГТД обычно принимается закон изменения температуры газа за камерой сгорания при дросселировании:

, (1)

где и – значения температуры газа и частоты вращения ротора на расчетном режиме работы двигателя.

Несмотря на то, что ГТД, применяемый в качестве привода, работает в стендовых условиях (М = 0; Н = 0 ), температура и давление воздуха на входе в ОК изменяются в широком диапазоне климатических и географических условий. Метод позволяет получить семейство ДХ, соответствующих различным значениям температуры и давления атмосферного воздуха, или оперативно строить ДХ при их изменении.

Расчет начинается с разбиения диапазона частот вращения ротора турбо-компрессора от п_max до п_МГ. на ряд промежуточных значений n_i, для которых определяются и . Затем, используя прилагаемые графики зависимостей , и таблицы значений и , выбираются и для соответствующих п_i.

На следующем этапе определяются расходы воздуха и величина свободной энергии . Зная значения , можно рассчитать удельную эффективную мощность N_{e уд} и эффективную мощность N_e .

По данным расчетов строится график зависимости N_e(n).

Для определения удельного и абсолютного расходов топлива на этапах дросселирования, предварительно рассчитывается относительный расход топлива , а затем определяется и .

Результаты расчетов занести в Таблицу и построить графики зависимостей: , .

Исходные данные для расчета:

– – расчетная степень повышения давления в компрессоре (N – порядковый номер студента по списку группы);

– , К – расчетная температура газа перед турбиной турбокомпрессора;

– , кг/с – расчетный расход воздуха через двигатель;

– , об/мин – расчетная частота вращения ротора на максимальном режиме работы двигателя;

– , об/мин – частота вращения ротора на минимальном режиме (МГ);

– , Па – давление воздуха на входе в двигатель (стандартные атмосферные условия);

– ,К – температура воздуха на входе в двигатель (стандартные атмосферные условия);

– – коэффициент сохранения полного давления во входном устройстве (воздухозаборнике);

– – коэффициент восстановления тепла, учитывающий повышение температуры в конце процесса расширения газа вследствие того, что процесс расширения газа в двигателе не адиабатический;

– – коэффициент сохранения полного давления в камере сгорания (КС);

– – коэффициент, учитывающий увеличение расхода газа М_г за счет топлива, введенного в двигатель;

– – коэффициент, учитывающий отбор воздуха на охлаждение узлов двигателя и другие нужды;

– – средний КПД компрессора;

– – средний КПД турбины турбокомпрессора;

– – средний КПД свободной (силовой) турбины;

– – КПД трансмиссии свободной турбины;

– – коэффициент полноты сгорания топлива;

– – КПД процесса расширения газа в двигателе;

– Дж/кг – теплотворная способность топливного газа;

– – средний показатель адиабаты воздуха в компрессоре;

– – показатель адиабаты газа за камерой сгорания. Определяется по таблице (приложение 1) с использованием графиков (приложение 3, 4) после расчета и .

Примечание: В данной работе для всех вариантов N допускается принять ряд усредненных значений: =1,308, 1,309, 1,311, 1,312, 1,314, 1,316;

– , Дж/кг∙К – удельная теплоемкость воздуха на входе в двигатель в стандартных атмосферных условиях (САУ);

– Дж/кг∙К – удельная теплоемкость воздуха за компрессором;

– – удельная теплоемкость газа за камерой сгорания. Определяется по таблице (приложение 2) с использованием графиков (приложение 3, 4) после расчета и .

Примечание: В данной работе для всех вариантов (N) допускается принять ряд усредненных значений , 1215, 1210, 1205, 1200, 1195;

– R_Г= 292, Дж/кг∙К – газовая постоянная для расширяющегося газа;

– , м/с – скорость истечения газа из выхлопного патрубка на расчетном режиме;

, где , где i = 1, 2, . . . 6.