- •Оглавление
- •Раздел 1 (мод.1). Основы термодинамической работы турбовальных двигателей (тВаД) и процессы, происходящие в отдельных узлах………4
- •Раздел 2 (мод. 2). Совместная работа узлов и характеристики тВаД..26
- •Раздел 3 (мод. 3). Расчет тВаД…………………………………………….38
- •Раздел 1 (мод.1). Основы термодинамической работы турбовальных двигателей (тВаД) и процессы, происходящие в отдельных узлах
- •1. Наземное применение газотурбинных двигателей;
- •2. Принцип действия турбовальных двигателей (тВаД).
- •1. Наземное применение газотурбинных двигателей (гтд)
- •2. Принцип действия турбовальных двигателей (тВаД)
- •Контрольные вопрсы:
- •1. Идеальные термодинамические циклы (тВаД);
- •2. Термический кпд идеального цикла.
- •1. Идеальные термодинамические циклы (тВаД)
- •2. Термический кпд идеального цикла тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Работа действительного цикла
- •Внутренняя (индикаторная) работа
- •Эффективная работа цикла тВаД
- •3. Эффективный кпд тВаД
- •Зависимость
- •Контрольные вопросы:
- •1. Преимущества и недостатки тВаД различных схем;
- •2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной;
- •3. Основные параметры тВаД.
- •1. Преимущества и недостатки тВаД различных схем
- •Преимущества и недостатки одновальных тВаД.
- •2. Особенности конструкции тВаД со свободной турбиной
- •3. Основные параметры тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 2 (мод. 2). Совместная работа узлов и характеристики тВаД
- •1. Зависимость удельных параметров тВаД от параметров рабочего процесса: ; ;
- •2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД.
- •1. Зависимость удельных параметров тВаД от параметров рабочего процесса ;
- •2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД
- •Отбор мощности в одновальном тВаД
- •Отбор мощности в тВаД со свободной турбиной
- •Контрольные вопросы:
- •2. Дроссельные характеристики тВаД со свободной турбиной;
- •1. Дроссельные характеристики одновального тВаД
- •2. Дроссельные характеристики тВаД со свободной турбиной
- •3. Климатические характеристики тВаД
- •Методы построения эксплуатационных характеристик
- •Контрольные вопросы:
- •Раздел 3 (мод. 3). Расчет тВаД
- •2. Предварительный расчет тВаД.
- •1. Основные этапы расчета тВаД
- •2. Предварительный расчет тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Определение основных данных тВаД.
- •1. Определение параметров рабочего тела в характерных сечениях тВаД
- •2. Определение основных параметров тВаД
- •Контрольные вопросы:
- •2. Определение частоты вращения роторов тВаД.
- •1. Оценка геометрических параметров характерных сечений тВаД
- •2. Определение частоты вращения роторов
- •Контрольные вопросы:
- •Библиографический список
2. Влияние отбора мощности на запас устойчивой работы и основные параметры тВаД
Отбор мощности от ГТД в широком диапазоне осуществляется, прежде всего, в турбовальных двигателях различного назначения, включая вспомогательные силовые установки (ВСУ). Кроме того, мощность отбирается от газотурбинных двигателей на привод агрегатов газотурбинной установки ГТУ. В этом случае величина отбираемой мощности сравнительно небольшая – несколько процентов.
Отбор мощности в одновальном тВаД
Сопло (ВУ) – дозвуковое, режим работы – докритический , следовательно, сс < cкр и q(λкр) < 1. В наличии два РФ: расход топлива Мт и мощность потребителя Nпотр.
При Nпотр = 0 величина мощности, отбираемой потребителем равна нулю и совместная работа узлов ТВаД (ОК, КС, ГТ) практически не отличается от работы одновального ТРД.
При увеличении Nпотр > 0 (ПР n = const) увеличивается отбор мощности от газовой турбины (ГТ) на привод потребителя, растет суммарная потребная мощность ΣNпотр = (Nпотр + Nк) > Nт.расп, следовательно, уменьшается частота вращения ротора n. Для поддержания n = const . Восстанавливается баланс мощностей, но при более высоком значении . Плотность газа на входе в турбину снижается и уменьшается массовый расход газа через сопловой аппарат 1-й ступени турбины .
И
Рис.
2.4. ЛСР ТВД при Nпотр
= var
Одновременно при уменьшении расхода газа через сопловый аппарат первой ступени ГТ МгСА увеличится давление за камерой сгорания , следовательно:
1.
2.
, увеличится эффективная мощность ТВаД Ne вследствие роста
Выводы:
1. При увеличении отбора мощности в одновальном ТВаД снижается запас устойчивости ΔKу.
2. Увеличение отбора мощности в одновальном ТВаД влияет на ЛСР аналогично уменьшению Fкр в ТРД.
3. При увеличении отбора мощности в одновальном ТВаД возрастает Ne и снижается ce.
Отбор мощности в тВаД со свободной турбиной
СТ не связана механически с валом газогенератора, поэтому изменение nСТ при изменении нагрузки на ее валу, например при изменении электрической мощности потребителя , напрямую не влияет на работу газогенератора (n). То есть закономерности совместной работы (СР) узлов ТВаД со СТ при неизменных внешних условиях (Тн, рн) аналогичны закономерностям СР узлов ТРД с одним регулирующим фактором (РФ) – Мт (Fкр = const).
На самом деле между ротором газогенератора и ротором СТ существует газодинамическая связь. Например, при уменьшении nСТ уменьшается кпд СТ , следовательно, уменьшается Ne и увеличивается ce ТВаД. Одновременно уменьшается пропускная способность СТ q(λСА.СТ), что приводит к увеличению давления за турбиной компрессора . При ПР nСТ = const, САУ , восстановится баланс мощностей и nСТ = nСТ исх, но при большем значении . В итоге снизится пропускная способность ТК , снизится q(λвх) и ЛСР сместится ближе к ГГУ, следовательно, запас устойчивости компрессора ΔKу уменьшится.
Однако влияние отбора мощности от свободной турбины ТВаД на работу газогенератора менее значительно, чем в одновальном ТВаД.
Таким образом, ТВаД со СТ является менее гибким объектом управления, чем одновальный ТВаД или ТРД с регулируемым РС (Fкр = var).