Работа двигателя на переменных режимах.

Работа двигателя на переменных режимах.

Закон, программа и способ регулирования.

Характеристики входных устройств:- стационарные, авиационные

Запас газодинамической устойчивости.

Характеристики компрессоров. Высоконапорные и низко

6. Способ регулирования.

РЕГУЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ ПОВОРОТНЫХ ЛОПАТОК.

7. Способ регулирования компрессора:

ПЕРЕПУСК.

8 ) 1-й способ регулирования.

ДВУХКАСКАДНОСТЬ.

Регулирование компрессора расчет. и не расчет. режим

10 Характеристики камер сгорания

Срывные и пусковые характеристики камеры сгорания

12. Характеристики турбины

13. Характеристики выходных устройств.

14. Выходные устройства авиационных двигателей.

15. Система уравнений, описывающая рабочий процесс ТВЛД со свободной силовой турбиной

16. Вывод уравнения ЛРР ТВЛД.

17. Влияние геометрического регулирования силовой турбны на положение линии рабочих режимов ТВлД

18 Влияние геометрического регулирования газогенерат турбины на положение ЛРР

19. Система уравнений описывающая рабочий процесс турбовального Двигателя (ТВлД) с 2-х каскадным газогенератором.

20. уравнение ЛРР каскада высокого давления. Вывод.

21. уравнение ЛРР каскада низкого давления. Вывод.

22 Характеристики ГТД с силовой турбиной

Влияние регулирования силовой турбины на положение линии рабочих режимов КВД и КНД.

24. Характеристики одновального ГТД.

25 Область рабочих режимов одновального ГТД, регулирование по закону n=const

26 Климатические характеристики. Алгоритм расчета

27 Алгоритм расчета дроссельных характеристик турбовальных двигателей с однокаскадным газогенератором

28 Вспомогательные силовые установки

Динамические режимы ГТД

30 Помпаж осевого компрессора и нагнетателя

Введение. Схемы.

 

 

Одновальная схема

2х вальная с силовой турбиной (ТВлД) и (нижняя) с 2х-каскадным газогенератором

Приведенные параметры (Критерии подобия):

Характеристики входных устройств: стационарные

Входные устройства включают в себя: воздушные фильтры маслорадиаторы систему шумопоглащения и другие элементы обеспечивающие надежную работу двигателя и его систем.

Для стационарных ГТД компоновка либо вертикальная либо горизонтальная

Вертикальная компоновка

Входное устройство транспортного ГТД

Основные требования:

1) Малые гидравлические потери.

2) Необходимость создания равномерного поля скоростей с высокой равномерностью на входе в компрессор.

3) Простота конструкции, Удобство обслуживания.

Процессы происходящие во входном устройстве на Т-S диаграмме.

С теплообменным аппаратом

Н*-Н – разгон воздуха до среза

Н-1 – увеоичение энтропии в связи с преодоление гидровличесих потерь

1-1* - условный изоэнтропный проесс во входном устройстве

1'-1-подогрев масла в теплообменнике

 

 

- коэффициент восстановления полного давления

- потери полного давления

(1)

Вопрос) 1-й способ регулирования.

ДВУХКАСКАДНОСТЬ.

Метод хорош для высоконапорных компрессоров (высокие ), расширяет диапазон , в пределах которого компрессор будет устойчиво работать без применения специальных систем регулирования.

Нам необходимо для устойчивой работы, чтобы 1-я ступень имела бы меньшую частоту вращения, тогда коэф. расхода возрос бы, следовательно, последняя ступень должна иметь большую частоту вращения, следовательно уменьшить.

В 2-х каскадных компрессорах 2-й каскад имеет большую частоту вращения n, что само собой уменьшает .

Благодаря относительному росту оборотов каскада высокого давления и уменьшения оборотов каскада низкого давления углы атаки на последних ступенях увеличиваются, на 1-х – уменьшаются, приближаясь к расчетным. Но при переходе на пониженные расходы в 2-х вальном компрессоре автоматически уменьшается быстрее каскада высокого давления (ВД). Происходит «Скольжение роторов». Это объясняется тем, что на 1-й ступени уменьшается , следовательно увеличиваются углы атаки i, а на последней степени увеличивается, следовательно i уменьшаются. В результате мощность потребная для вращения 1-го каскада растет, а N, необходимая для вращения 2-го каскада уменьшается. Следовательно частота вращения 1-го каскада уменьшается быстрее чем 2-го.

 

7 вопрос)

2 Способ регулирования компрессора:

ПЕРЕПУСК.

Данный способ используется при запуске высоконапорных, однокаскадных компрессоров или при полете при высоких числах Маха, т. е. на режимах с пониженными приведенными оборотами. Из-за малых окружных скоростей и расходов воздуха и соответственно малых осевых скоростей напор в 1-х ступенях компрессора оказывается не большим, в итоге воздух, прошедший через 1-е ступени имеет малую плотность и не в состоянии пройти через средние ступени с более короткими лопатками. Средние ступени запираются. Малые коэф-ты расхода на 1-х ступенях вызывают критические, сверхкритические углы атаки и, следовательно, помпаж.

Открытие клапанов перепуска воздуха в районе средних ступеней приводит к увеличению на 1-х ступенях и соответственно уменьшенью углов атаки.

В последних ступенях уменьшатся, а углы атаки и растут. Их режим приближается к расчетному. По мере раскрутки ротора клапаны перепуска перекрываются.

Вопрос)

3-й Способ регулирования.

Вопрос 11)

Срывные и пусковые характеристики камеры сгорания.

Срывные характеристики – это зависимость (характеристика по бедному срыву) или (характеристика по богатому срыву), значение коэффициента избытка воздуха при котором прекращается горение, то есть происходит срыв пламени в КС от скорости потока воздуха на входе в КС. При постоянных значениях давления и температуры на входе в КС.

 

Пусковая характеристика.

Это зависимость значений, при котором возможно воспламенение смеси в КС от величины скорости при постоянных значениях Tи Pна входе в КС.

1 – область богатого срыва

2 – граница бедного срыва при подаче топлива в КС через центробежную форсунку

3 – граница бедного срыва при подаче топлива в КС через испарительный элемент

4 – граница пусковой области КС
Вопрос12. Характеристики турбины

Можно представить в виде

С увеличение возрастает и растут скорости . До точки А работа возрастает за счет роста согласно формуле . На участке АВ возрастание происходит за счет расширение газа в косом срезе СА. Дальнейшее увеличение не приводит к росту скорости в СА, а дальнейшее увеличение работы линии ВС будет происходить за счет увеличение скорости из-за расширения газа в косом срезе РК. В точке С полностью исчерпается расширяющая способность косого среза РК.

В точке С и достигает своего мах значения, происходит запирание турбины по работе запас турбины по работе величина которого определяет возможность регулирования ее работы, доводки на этапе доводочных работ при изменении путем изменения площади второго критического сечения турбины.

Если турбина охлаждаемая, то при расчетах необходимо учитывать влияние охлаждения на КПД, следовательно вводится понятие эффективной глубины охлаждения лопатки

 

Вопрос 19. Система уравнений описывающая рабочий процесс турбовального Двигателя (ТВлД) с 2-х каскадным газогенератором.

1. Уравнение материального баланса:

2. Уравнение расхода через 3 критическое сечение

3. Температура за компрессором

4.

5. Уравнение теплового баланса

6. Температура за турбиной высокого давления

7.

8. Уравнение энергетического баланса на 1м и 2м каскаде

9.

 

10. 11. Характеристики компрессора низкого давления

12. КВД

13.

14. Характеристики ТВД

15.

16. Характеристики ТНД

17.

18. Уравнение баланса частоты

19.

20.

21.

Вопрос 21

Основы расчета характеристик двигателя с 2-х каскадным компрессором является определение линии рабочих режимов для каждого из каскадов.

Линию можно получить при условиях: (допущениях)

III- Параметры КНД

IV- КВД

6. В области рабочих режимов при всех условиях эксплуатации, реализующих критический перепад

7. Все элементы проточной части работают при автомодельных числах Re.

8. Все линии системы отбора охлаждения работают на критическом перепаде

9.

10.

Линии рабочих режимов:

В случае нерегулируемого СА:

Если n=const, то

Каскад низкого давления.

Получим систему уравнений:

1.

2.

3. 4. 10, 11. Характеристики компрессора низкого давления

Выразим из (*) и подставим в (**) получим:

Т.е. при работе компрессора низкого давления параметры зависят от КВД.

Нагрузочная характеристика

Для 2х-вального двигателя эта характеристика более полога при высокой температуре, т. к. с ростом Т₃ растет полезная работа и уменьшается относительная доля потерь, при этом увеличение π_к практически не влияет на протекание нагрузочной характеристики.

3. Высотно-климатические характеристики

Климатические характеристики получены на основании дроссельных характеристик с использованием функций приведения для двигателей, работающих при автомодельных числах Re или прямым счетом, если Re не автомодельный ().

Увеличение мощности и уменьшение Се с уменьшением Т окр. среды обусловлено повышением плотности воздуха, ростом .

С использованием 2х-каскадного турбокомпрессора все характеристики имеют такой же вид. Однако добавляется еще один параметр – скольжение роторов.

Динамические режимы ГТД.(

Это режимы относящиеся к неустановившемся. Существуют 2 области неустановившегося режима:

1. Приемистость (увеличение нагрузки) и дросселирование (уменьшение нагрузки)

2. Запуск (от 0 до рр) и останов.

Под приемистостью понимается процесс быстрого увеличения режима работы двигателя от малого газа до момента вступления в работу регулятора номинального режима. Если режим меняется от малого газа до максимального, то приемистость называется полной. Если приемистости предшествовал сброс режима, то такая приемистость называется встречной. Основным параметром, характеризующим этот процесс является время. Режим сброса называется дросселированием. И приемистость и дросселирование это неустановившиеся процессы, при этом параметры двигателя изменяются по времени.

 

Обычно на линии приемистости увеличение расхода топлива ограничивается в начале границей помпажа, а на высоких оборотах температурой газа Т3*. Уменьшение расхода топлива при дросселировании ограничивается характеристикой устойчивой работы КС при сильном обеднении топливо-воздушной смеси

 

 

30 вопрос Помпаж осевого компрессора и центробежного нагнетателя.

помпаж связан с периодическим срывом потока, возникающий главным образом на выпуклой поверхности профией лопаток при обтекании компрессорных решеток.

Обнаружено 2 типа помпажа:

1.прогрессивный(характерной его особенностью является образование вихрей, распространяется лишь на часть лопатки по ее высоте) возникает в ступенях с малым втулочным отношением.

Данный вид помпажа охватывает область периферийного сечения лопаток. Прогрессивный помпаж характеризуется плавным и непрерывным падением давления при уменьшении расхода.

2.Полный (возникает при относительно большом втулочном отношении, особенностью полного помпажа является резкое падение давления на выходе из компрессора, доходит ло величины 1/3 от исходного

Внешние признаки помпажа: При приближенном режиме работы осевого компрессора к зоне помпажа тон работы компрессора становится более высок, шум в проточной части увеличивается и приобретает вибрационный характер.

При наступлении помпажа в газовоздушном тракте слышны хлопки и удары возникающие сильные вибрации компрессора и всей установки в целом при этом скачкообразно меняются следующие характеристики

1.оборот компрессора и турбины

2.температура газа перед турбиной газогенератора и за силовую турбину

3.давление воздуха за компрессором

4.наблюдаются осевые сдвиги роторов

При наступлении помпажа в компрессоре, если не сработала ни одна из систем защиты двигателя должна быть аварийно остановлен

Причины вызывающие помпаж осевого компрессора

1.образование льда на воздухоочистительном устройстве или на вна

2.попадание посторонних предметов на входе или в шахту выхода

3.резкий набор мощности

4.направление переключения противоположных клапанов при пуске и останове.

Меры предотвращения помпажа:

1.противопомпажные клапана

2.Регулируемый на

3.обогрев ВНА

4.автоматические аварийные защиты

Помпаж центробежного нагнетателя

Физическая природа в основном такая же как в осевом компрессоре, однако при снижении расхода газа и образовании в межлопаточных каналах вихревых зон на них будут действовать центробежные силы выталкивающие вихри из рабочего колеса. Поэтому помпаж центробежного нагнетателя наступает при более значительном расходе рабочего тела, чем в осевом компрессоре.

 

Работа двигателя на переменных режимах.