Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Тяга, расход, Компрессор, турбина, охлаждение, давление, топливо, степень двухконтурности, кпд, устройство входное.

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Задание

на курсовую работу

«Основные закономерности изменения удельных параметров и проектный термогазодинамический расчет ГТД»

студенту

Выполнить проектный термогазодинамический расчет двигателя PW2037 и провести его модернизацию, увеличив тягу (мощность) прототипа на 12% и снизив удельный расход топлива на 4%. Модернизируя прототип, необходимо исходить из условия сохранения неизменными возможно большего числа деталей и узлов.

Исходные данные

Число Маха полета
Высота полета, км
Степень двухконтурности,	5,8
Температура газа за камерой сгорания,
Суммарный расход воздуха через двигатель, кг/с,
Тяга двигателя, кН	167,4
Коэфф. восстановления полного давления во ВУ
П*к КНД	2,2
КПД КНД	0,883
П*к наруж. контура вентилятора	1,62
КПД наруж. контура вентилятора	0,885
Коэфф* восстановления полного давления в канале наружного контура
Степень повышения давления КСД	-
КПД КСД	-
Степень повышения давления КВД	12,23
КПД КВД	0,875
Коэфф. восстановления полного давления в КС	0,945
Коэфф. полноты сгорания топлива	0,995
КПД ТВД	0,923
Относительный подвод воздуха на охлаждение ТВД	0,096
Механический КПД каскада ВД	0,995
КПД ТСД	-
Относительный подвод воздуха на охлаждение ТСД	-
Механический КПД каскада СД	-
КПД ТНД	0,92
Относительный подвод воздуха на охлаждение ТНД	0,03
Механический КПД каскада НД	0,995
Приведенная скорость потока на выходе 1 контура	-
Коэфф. Восстановления полного давления в камере смешения	-
Коэфф. скорости сопла внутреннего контура
Коэфф. скорости сопла наружного контура

Внешние условия: двигатель работает в САУ на земле при М_П=0. Поэтому:

Реферат

Курсовая работа.

Пояснительная записка: 32 стр., 8 рис., 3 таблицы, 4 источников, приложение

ТЯГА, РАСХОД, КОМПРЕССОР, ТУРБИНА, ОХЛАЖДЕНИЕ, ДАВЛЕНИЕ, ТОПЛИВО, СТЕПЕНЬ ДВУХКОНТУРНОСТИ, КПД, УСТРОЙСТВО ВХОДНОЕ.

В результате выполнения курсового проекта был проведен термогазодинамический расчет двигателя PW2037, затем его модернизация, согласно заданию. Также при помощи программы АСТРА был проведен термогазодинамический расчет. Между результатами в программе АСТРА при С_р=const и ручным расчетом была вычислена погрешность. Так же в программе были построены графики зависимости удельных параметров от параметров рабочего процесса.

Содержание

Введение. 5

1 Описание двигателя CFM6-6D и самолета Боинг-757, на котором установлен этот двигатель 6

Описание двигателя PW2037. 6

Модификации двигателя. 7

Технические характеристики PW2037. 8

Описание самолета Боинг-757, на котором установлен двигатель. 8

Модификации самолета Боинг-757. 10

Летно-технические характеристики самолета. 11

2.Термогазодинамический расчет двигателя. 12

2.1. Входное устройство. 12

2.2. Компрессор. 12

2.2.1. Каскад вентилятора внешнего контура. 12

2.2.2. Каскад вентилятора внутреннего контура. 13

Полная температура во внутреннем контуре: 13

2.2.3 Компрессор высокого давления. 13

2.3. Камера сгорания. 14

2.4. Турбина. 15

2.4.1. Турбина высокого давления. 15

2.4.2. Турбина низкого давления. 15

2.5. Реактивное сопло. 16

2.6. Удельные параметры двигателя. 17

2.7. Определение погрешности. 18

3. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ.. 19

3.1. Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива от температуры газа перед турбиной 19

3.2. Зависимость тяги и удельного расхода топлива двигателя от суммарной степени повышения давления. 22

3.3. Изменения удельной тяги и удельного расхода топлива в зависимости от степени двухконтурности 24

4. Модернизация двигателя. 26

Заключение. 28

Список использованных источников. 29

Приложение. 30

Введение

В данном курсовом проекте необходимо выполнить проектный термогазодинамический расчет двигателя ТРДД PW2037, используя исходные данные задания, руководствуясь формулами расчета ТРДД. Были известны параметры рабочего процесса (КПД узлов, степени повышения (понижения) давления компрессора, вентилятора и турбины, температура за камерой сгорания) коэффициентов потерь и отбора воздуха. В работе требовалось построить графики зависимости удельной тяги и удельного расхода от суммарной степени повышения давления, температуры за камерой сгорания и степенью двухконтурности. На основании данных зависимостей необходимо было произвести модернизацию двигателя, увеличив тягу на 12 % и понизить удельный расход топлива на 4 %.

Описание двигателя PW2037 и самолета Боинг-757, на котором установлен этот двигатель

Pratt & Whitney — американский производитель авиационных двигателей для гражданской и военной авиации, в настоящий момент является частью корпорации United Technologies. Компания входит в «большую тройку» производителей авиадвигателей вместе с Rolls-Royce и General Electric. Помимо авиадвигателей, Pratt & Whitney производит модульные и передвижные газотурбинные установки для промышленных целей, двигатели для локомотивов, ракетные двигатели.

Описание двигателя PW2037

Рисунок 1. Схема двигателя PW2037.

Двухконтурный турбореактивный двигатель. состоит из осевого компрессора низкого давления (), восьмиступенчатого компрессора высокого давления (), кольцевой камеры сгорания с 12 форсунками, одноступенчатой охлаждаемой (статор) турбины высокого давления, двухступенчатой турбины низкого давления (охлаждаемые диски).

Первая ступень - турбина высокого давления (ТВД) вращает ротор компрессора высокого давления (КВД) и приводы агрегатов. Вторая и третья ступени - турбина низкого давления (ТНД) вращает ротор компрессора низкого давления (КНД).

Роторы высокого и низкого давления механической связи между собой не имеют и работают с различной частотой вращения. Направление вращения роторов КВД и КНД - левое (со стороны реактивного сопла). Двигатель оборудован противообледенительным устройством. Запуск двигателя осуществляется посредством воздушного стартера СВ-25. Работает на авиационном керосине марок Т-1, ТС-1, РТ.

Модификации двигателя

PW2000 - Гражданская модель, вентилятор диаметром 1990мм, длина 3,6 м.
PW2037 - 37000 фунтов тяги.
PW2040 - 40000 фунтов тяги.
PW2043 - 43000 фунтов тяги.
F117 - Военная модель, 2.200 мм вентилятор диаметром 2200 мм, длина 3.7м.

Входное устройство

Поток в воздухозаборнике энергоизолированный, значит полные значения температур не меняются:

Степень повышения давления от скоростного напора при изоэнтропическом торможении:

Полное давление за входным устройством:

Компрессор

Компрессор низкого давления

Работа каскада вентилятора внутреннего контура:

Полная температура и полное давление в компрессоре соответственно:

Камера сгорания

Относительный расход топлива через камеру сгорания можно определить по номограммам или по формуле:

– температуры после компрессора и после камеры сгорания;

–удельная температура сгорания топлива.

Давление в сечении Г, за камерой сгорания вычисляется по формуле:

– давление после компрессора и камеры сгорания;

– степень восстановления давления в камере сгорания.

Турбина

Турбина высокого давления

Работа каскада турбины высокого давления вычисляется по уравнению баланса мощности компрессора ВД и турбины ВД.

Откуда:

Полная температура газа за ТВД и степень понижения давления ТВД вычисляются по температуре газа перед каскадом турбины и величине его работы.

Работа турбины высокого давления равна:

Откуда:

Давление за турбиной высокого давления:

Турбина низкого давления

Для турбокомпрессора НД уравнение баланса мощности имеет вид

Вентилятор работает на два контура, следовательно возникают две работы. Значит работа турбины НД будет:

Полная температура газа за ТНД, степень понижения давления ТНД, и давление за ТНД вычисляются так же, как и в турбине высокого давления:

Реактивное сопло

Располагаемая степень понижения давления газа в канале сопла:

Скорость истечения газа из сопла:

Температура за соплом:

Найдем располагаемую степень понижения давления в сопле наружного контура двигателя, скорость истечения из сопла, и температуру за соплом. Все вычисления производятся аналогичным образом, кроме располагаемой степени понижения давления.

где σ_КАН – коэффициент восстановления давления в наружном канале

Определение погрешности

Сравним результаты, полученные в программе АСТРА и те, которые мы получили в результате ручного расчета.

Модернизация двигателя

В предыдущей главе мы проанализировали каким образом изменяется удельная тяга, а значит и сама тяга, и удельный расход от параметров цикла (суммарная степень повышения давления и полная температура газа перед турбиной) и степени двухконтурности. На основании этих данных нам необходимо провести модернизацию двигателя, увеличив тягу на 14,5% и снизив удельный расход топлива на 2,6%.

Модернизируем двигатель двумя способами, стараясь при этом сохранить неизменными возможно большего числа деталей и узлов.

1 способ:

1) Для увеличения общей работы цикла увеличим температуру газа перед турбиной от 1195 К до 1365К. Для обеспечения прочности лопаток, увеличиваем подвод воздуха на охлаждение турбины ВД от 0,01 до 0,02.

2) Добавляем в конструкцию три подпорные ступени, увеличивая тем самым суммарную степень повышения давления в компрессоре внутреннего контура с 8,0362 до 14,145, т. е. в 1,76 раза.

В результате тяга ГТД увеличилась до 17,17кН (увеличилась на 14,54%) а удельный расход топлива снизился до 54,6 (снизился на 2,69 %).

Процентное отклонение полученных значений от заданных(которые мы должны получить), мы получаем через формулу погрешности.

Подсчитаем погрешность

2 способ:

1) Уменьшим степень двухконтурности с 2,268 до 1,547 за счет увеличения расхода воздуха через внутренний контур с 13,43 до 17,24 кг/с и уменьшения расхода воздуха через наружный контур с 30,47 до 26,66 кг/с. Также увеличим Тг с 1195 до 1200 К, в результате чего тяга и удельный расход увеличатся.

2) Увеличим степень повышения давления в КНД и В₁₁соответственно с 1,747 до 2,9, т. е. в 1,66 раз и с 1,74 до 2,33, т. е. в 1,34 раза путем установки дополнительной ступени вентилятора и одной подпорной ступени.

3) В результате тяга ГТД увеличилась до 17,16кН (увеличилась на 14,5%), а удельный расход топлива снизился до 54,65 (снизился на 2,6 %).

Запишем погрешность

Сравнивая два различных способа модернизации двигателя, видно, что в первом способе требуемые параметры двигателя достигнуты при меньших конструктивных изменениях двигателя. Однако во втором способе отклонения полученных параметров от заданных минимальны.

В результате воспользуемся первым способом, так как конструктивные изменения минимальны, а погрешность хоть и больше, чем во втором случае, но находится в допустимых пределах. Тем самым мы наиболее полно удовлетворим условию задания.

Заключение

В данной работе был произведен термогазодинамический расчет двигателя-прототипа Аи-25. В результате расчетов были получены следующие результаты: , . Эти значения, я проверил в программе АСТРА при С_р=const и получил погрешность и .

Был проведен инженерный расчет в программе АСТРА, по которому в дальнейшем построены графики зависимости удельного расхода и тяги от

Была произведена модернизация двумя способами в результате которой была увеличена тяга и снижен удельный расход топлива.

Первый способ:

Погрешность от заданных значений составила в первом случае: = , =3,46%. Для того что бы обеспечить увеличение тяги и снижение удельного расхода, была увеличена температура газа перед турбиной от 1195 К до 1355К. Для обеспечения прочности лопаток, был увеличен подвод воздуха на охлаждение турбины ВД с 0,01 до 0,02. В конструкцию добавили три подпорные ступени, увеличивая тем самым степень повышения давления в КНД с 8,0362 до 14,145, т. е. в 1,76 раза.

Второй способ:

Во втором случае погрешность полученных значений тяги и удельного расхода составила: = , =0%. Для того, что бы обеспечить увеличение тяги и снижение удельного расхода температура газа перед турбиной была увеличена с 1195 до 1200 К, что не потребовало дополнительного охлаждения турбины. Степень двухконтурности была уменьшена с 2,268 до 1,547 за счет увеличения расхода воздуха через внутренний контур с 13,43 до 17,24 кг/с и уменьшения расхода воздуха через наружный контур с 30,47 до 26,66 кг/с. Это было достигнуто путем увеличения внутреннего канала, что не повлияло на размеры двигателя. Также, в конструкцию были добавлены ступень вентилятора и одна подпорная ступень, в результате чего и были увеличены с 1,747 до 2,9, т. е. в 1,66 раз и с 1,74 до 2,33, т. е. в 1,34 раза. Длина двигателя была увеличена незначительно.

Тем самым, были достигнуты требуемые модернизацией значения тяги и удельного расхода.

Курс лекций ТиРАД.