Название реферата: Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении
Раздел: Физика и энергетика
Скачано с сайта: www.refsru.com
Дата размещения: 10.11.2012

Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет газотурбинного двигателя

Заключение

Список литературы

Приложение 1.

ВВЕДЕНИЕ

Газотурбинный двигатель (ГТД) — один из видов теплового двигателя, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

Превращение теплоты в работу осуществляется в нескольких агрегатах ГТД (рис.1)

Рис. 1. Схема газотурбинного двигателя:

ТН – топливный насос; КС – камера сгорания; К – компрессор; Т – турбина; ЭГ – электрогенератор.

Сначала воздушный компрессор сжимает атмосферный воздух, повышая его давление, и непрерывно подает его в камеру сгорания. Туда же топливным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Затем образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее через сопловой аппарат с повышенной температурой и почти тем же давлением, что и на выходе из компрессора. Следовательно, горение топлива происходит при постоянном давлении.

В газовой турбине продукты сгорания адиабатно расширяются, в результате чего их температура снижается, а давление уменьшается до атмосферного.

Рис. 2. Цикл газотурбинного двигателя.

Заменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2-3 на рис. 2), а охлаждение выброшенных в атмосферу продуктов сгорания – изобарным отводом теплоты (линия 1-4), получается цикл ГТД:

1-2 – сжатие рабочего тела от атмосферного давления до давления в двигателе;

2-3 – горение в камере;

3-4 – процесс адиабатного расширения рабочего тела;

4-1 – отработанные газы выбрасываются в атмосферу.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Р1 = 0,075 МПа – давление перед компрессором.

Т1 = 4C – температура воздуха перед компрессором.

p= 4 – степень повышения давления в компрессоре .

ρ = 2,3 – степень предварительного расширения.

CP = 1 кДж/(кг·К) – теплоемкость при постоянном давлении.

R = 287 Дж/(кг·К) – удельная газовая постоянная.

k = 1,4 – коэффициент адиабаты .

Схема расчета:

1. основных показателей во всех основных точках цикла;

2. количества теплоты участков цикла;

3. изменение параметров - изменение внутренней энергии; - изменение удельной теплоемкости; - изменение удельной энтропии;

4. работа каждого процесса цикла;

5. термический КПД цикла через характеристики цикла.

РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Основные показатели во всех основных точках цикла:

Точка 1:

P1=0.075МПа

T1=4+273=277К

V1=R1·T1/P1=1.059м/куб

Точка 2:

Точка 3:

Точка 4:

P=const=P4=P1=0.075МПа

P,МПа

V,м3

T, К

u,

i,

S,

1

0,075

1,059

277

195,7

273

74,3

2

0,3

0,410

428,74

305,69

428,69

74,3

3

0,3

0,943

986,102

703,1

986

907,2

4

0,075

2,539

663,6

473,1

663,5

907,2

2. Количество теплоты участков

1-2:

2-3:

3-4:

4-1:

3. Изменение параметров , , для процессов.

Процесс 1-2:

Процесс 2-3:

Процесс 3-4:

Процесс 4-1:

4. Работа каждого процесса

1-2:

2-3:

3-4:

4-1:

l, Дж

q, кДж

Δu,

Δi,

ΔS,

1-2

-108900

0

109,99

155,69

0

2-3

159962,89

557,3

397,41

557,31

832,9

3-4

231400

0

-230

-322,5

0

4-1

-110954,2

-390,5

-277,4

-390,5

-832,9

5. Термический КПД цикла через характеристики цикла.

Полученное значение КПД сравнить со значением, определенным по формуле:

Рис. 3. Расчетный цикл газотурбинного двигателя

Рис. 4. TS-диаграмма работы газотурбинного двигателя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовой работе был произведен расчет газотурбинного двигателя с подводом при постоянном давлении. Были рассчитаны технические показатели в основных точках цикла, количество теплоты, изменение параметров, а также термический КПД через характеристики цикла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арсеньев Г.В. Энергетические установки// М.: Высшая школа. - 1991. - С. 336.

2. Бендерский Б.Я. Техническая термодинамика и теплопередача// Курс лекций с краткими биографиями ученых: Учебное пособие. - 2007. - С. 264.

3. Нихамкин М.А., Зальцман М.М. Конструкция основных узлов двигателя ПС-90А: Учеб. пособие. - Пермь: Изд-во ПГТУ, 2002.- 120 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

К курсовой работе необходимо приложить схему двигателя ПС-90А и систему охлаждения основных узлов двигателя.

Исходные данные

Р1, МПа

Т1, оС

p

(приложение 1)

(приложение 2)

1

0,08

12

6

схема двигателя ПС-90А

охлаждение КС

2

0,1

15

5,5

охлаждение турбины

3

0,07

0

6,2

охлаждение КС

4

0,075

-25

4

охлаждение турбины

5

0,09

- 4

4,5

охлаждение КС

6

0,095

- 45

5

охлаждение турбины

7

0,08

45

5,2

охлаждение КС

8

0,1

25

4,3

охлаждение турбины

9

0,07

5

4,7

охлаждение КС

10

0,075

20

6,3

охлаждение турбины

11

0,09

-20

6

охлаждение КС

12

0,095

35

5,5

охлаждение турбины

13

0,08

-35

6,2

охлаждение КС

14

0,1

-10

4

охлаждение турбины

15

0,07

- 30

4,5

охлаждение КС

16

0,075

30

5

охлаждение турбины

17

0,09

40

5,2

охлаждение КС

18

0,095

-40

4,3

охлаждение турбины

19

0,075

-15

4,7

охлаждение КС

20

0,09

0

6,3

охлаждение турбины