2. Определение основных параметров тВаД
удельная мощность ТВаД
Nуд = LСТηтр = 259,7·103·0,995 = 259,5·103 = 258,2 кВт·с/кг.
Расхождения Nуд с результатами предварительного расчета нет.
расход воздуха через ТВаД
.
расход газов
Мг = Мв(1+qт) = 19,363(1+0,019) = 19,724 кг/с.
удельный расход топлива
.
Рассчитанное значение се < се.прот, но расхождение не превышает 5%.
мощность компрессора
Nк = МвLк·10-3 = 19,363·350,3 = 6784 кВт.
мощность всей турбины (ТК + СТ)
Nт = МгLт·10-3 = 19,724·619,6 = 12220 кВт.
мощность свободной турбины
NСТ = МгLСТ·10-3 = 19,724·259,5 = 5119 кВт.
эффективный КПД двигателя
.
Контрольные вопросы:
1. Какие параметры рабочего тела определяют в характерных сечениях?
2. Почему при определении удельной теплоемкости и показателя адиабаты рабочего тела используют среднюю температуру в узле?
3. Как производится выбор скорости потока на выходе из компрессора?
4. Почему перепад давления на выходном устройстве должен быть больше единицы?
5. Как расход воздуха через двигатель зависит от величины удельной тяги?
6. Почему расход воздуха через двигатель меньше чем расход газа?
Лекция 9 Геометрический и кинематический расчет
Вопросы лекции:
1. оценка геометрических параметров характерных сечений ТВаД;
2. Определение частоты вращения роторов тВаД.
1. Оценка геометрических параметров характерных сечений тВаД
Сечение вх-вх на входе в компрессор
площадь сечения канала
.
наружный диаметр канала
м,
где
– относительный диаметр втулки рабочего
колеса на входе в компрессор, принимать
.
Меньшие
значения
выбирать для ТВаД с большей эффективной
мощностью. При выборе
для малоразмерных ТВаД учитывать
возможность размещения передней опоры
ротора компрессора во втулке.
диаметр втулки рабочего колеса 1-й ступени компрессора
м.
средний диаметр входного сечения
м.
высота лопатки первой ступени компрессора
м.
Сечение к-к на выходе из компрессора
.
Для вычисления диаметральных размеров в этом сечении необходимо вначале выбрать схему проточной части компрессора.
Выбираем проточную часть при постоянном наружном диаметре Dк = Dвх
относительный диаметр втулки
.
высота лопатки последней ступени компрессора
м.
Высота
лопатки последней ступени должна быть
hк
≥ 18 мм (для некоторых маломощных
двигателей на последних ступенях
допускаются более короткие лопатки, но
не менее
).
При выборе скоростей свх
и ск
в указанных ранее пределах отношение
высот лопаток.hвх/hк =
2,0…3,5.
Для
высоконапорных компрессоров (
)
это отношение может быть увеличено до
4,5…5,0.
Отношение hвх/hк = 4,792 – в пределах нормы.
средний диаметр выходного сечения
м.
Примечание. При постоянном диаметре втулки Dвт.к = const
;
,
м;
,
м.
При постоянном среднем диаметре Dср.к = const
;
,
м.
Сечение г-г на выходе из камеры сгорания
.
Средний диаметр сечения г-г выбирают в интервале Dср.г = (1,05…1,2)·Dср.к.
Выбираем Dср.г = 1,05·Dср.к = 1,05·0,392 = 0,411 м.
высота лопатки соплового аппарата (СА) первой ступени турбины
м.
Должно быть Dср.г /hг = 5…15. Для двигателей с большей эффективной мощностью ближе к верхнему пределу.
Отношение Dср/hг = 12,918 – в пределах нормы.
наружный диаметр первой ступени турбины
Dг = Dср.г + hг = 0,411 + 0,032 = 0,443 м.
внутренний диаметр канала в сечении
Dвт.г = Dср.г – hг = 0,411 – 0,032 = 0,38 м.
Сечение т-т на выходе из турбины
.
Остальные размеры определяются в зависимости от формы проточной части турбины.
Выбираем проточную часть при постоянном среднем диаметре Dср.т = Dср.г
относительный диаметр втулки
.
высота лопатки последней ступени турбины
м.
При выборе значения сг в указанных ранее пределах должно быть hт /hг = 1,2…2,5 (при числе ступеней турбины 4 и более hт /hг ≤ 5,0). Если указанное отношение не получается, надо изменить сг или Мт и пересчитать параметры газового потока.
Если вычисленная величина диаметра втулки последней ступени не позволяет спроектировать требуемую конструкцией ступицу диска последней ступени, необходимо изменить отношение hт /hг, в указанном выше диапазоне, изменив форму проточной части турбины.
Отношение hт /hг = 3,825 – в норме.
внутренний диаметр канала в выходном сечении турбины
Dвт.т = Dср.т – hт = 0,411 – 0,122 = 0,289 м.
наружный диаметр выходного сечения турбины
Dт = Dср.т + hт = 0,411 + 0,122 = 0,533 м.
Примечание. При постоянном диаметре втулки Dвт.т = const.
;
,
м;
,
м.
При постоянном наружном диаметре Dт = Dг (применяется редко)
;
,
м; Dвт.т
= Dт
– 2hт,
м.
Сечение с-с на выходе из выходного устройства
.
м.