Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермский государственный технический университет

Аэрокосмический факультет

Кафедра «Ракетно-космическая техника и энергетические установки»

Курсовая работа

РАСЧЕТ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

Выполнил: студент гр. ЭМСз-09

Дворников С. Ю.

Проверил: ст. преподаватель каф. РКТ и ЭУ

Петрова Е. Н.

Пермь, 2010

1. Исходные данные

2. Расчет газотурбинного двигателя Заключение Список литературы

Приложение 1.

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.

= 4 — степень повышения давления в компрессоре .

с = 2,3 — степень предварительного расширения.

C_P = 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.

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