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

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:

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

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

Исходные данные