Курсовая работа (т): Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик газотурбинного двигателя

Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик газотурбинного двигателя

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Самарский Государственный Аэрокосмический Университет

имени академика С.П. Королева

(национальный исследовательский университет)»

Факультет заочного образования

Кафедра теплотехники и тепловых двигателей

Курсовая работа по дисциплине ”Термодинамика”

Вариант №10

Выполнил: студент гр. 9231 Б 318

Петров А.Л.

Проверил: преподаватель

Белозерцев В.Н.

Самара 2014г.

РЕФЕРАТ

Пояснительная записка: 29 стр.

Рисунков:2

Таблиц: 9

Источников: 9

Смесь, рабочее тело, параметры состояния, диффузор, компрессор, турбина, сопло, топливо, продукты сгорания, тяга, степень повышения давления, коэффициент избытка воздуха, энтропия, энтальпия, число маха, удельная работа, теплоёмкость, удельный объём, газовая постоянная.

Цель работы: расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик газотурбинного двигателя.

В результате работы определены: характеристики воздуха на заданной высоте полета, оптимальная степень сжатия воздуха в компрессоре, состав продуктов сгорания и основные параметры в характерных точках цикла. Рассчитаны энергетические величины цикла в его процессах, построен рабочий цикл ГТД в p-v и T-S координатах.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

.        Расчёт состава рабочего тела цикла

.1      Расчёт состава воздуха

.2      Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре ГТД.

.3      Вычисление коэффициента избытка воздуха

.4      Расчёт состава продуктов сгорания.

.        Расчёт параметров состояния рабочего тела и энергетических характеристик двигателя.

.1      Расчёт основных параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла ГТД.

.2      Расчёт калорических величин цикла ГТД.

.2.1   Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла.

.2.2   Расчёт теплоты процессов и тепла за цикл.

.2.3   Расчёт удельной работы процессов и тепла за цикл.

.3      Расчёт параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.

.3.1   Процессы, изображаемые в P - V координатах.

.3.2   Процессы, изображаемые в T - S координатах.

.3.3   Сравнение данных, полученных с диаграмм с аналитическим расчётом.

.4      Расчёт энергетических характеристик ГТД.

Заключение

Список использованных источников.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

- изобарная теплоёмкость, ;

- изохорная теплоёмкость, ;

- массовый секундный расход,;

- удельная энтальпия, ;

- показатель адиабаты;

- удельная работа, ;

- число Маха;

- мольная масса компонента смеси,;

- давление, ;

- удельное тепло, ;

- тяга, ;

- газовая постоянная, ;

- энтропия, ;

- температура, ;

- удельная внутренняя энергия, ;

- удельный объём, ;

- коэффициент избытка воздуха;

- молекулярная масса, .

Индексы

- оптимальный;

- топливо;

- номер компонента, процесса;

- цикл;

- параметр, относящийся к продуктам сгорания.

ВВЕДЕНИЕ

Основная цель курсовой работы по термодинамике - ознакомиться с методикой расчета параметров состояния рабочего тела в термодинамических процессах идеального цикла газотурбинного двигателя (ГТД), его энергетических характеристик, графического построения цикла.

На первом этапе определяются характеристики газовой смеси продуктов сгорания в условиях, когда при сжигании топлива в ГТД химический состав рабочего тела существенно изменяется.

На втором этапе определяются основные параметры состояния рабочего тела и другие энергетические характеристики двигателя, выполняется графическое построение цикла в  и T-S координатах.

Предполагается, что процессы в цикле обратимы (цикл обратим), гидравлические, тепловые и механические потери отсутствуют, а рабочее тело идеальный газ.

Таблица 1 - Исходные данные

Таблица 2 - Характеристики топлива

Таблица 3 - Характеристики атмосферы

Таблица 4 - Характеристики компонентов смеси

1. 
РАСЧЁТ СОСТАВА РАБОЧЕГО ТЕЛА ЦИКЛА

1.1    РАСЧЁТ СОСТАВА ВОЗДУХА

Найдем молярные теплоёмкости

Зная молекулярные массы компонентов в воздухе и удельные газовые постоянные (в соответствии с таблицей 4) можно найти искомые теплоемкости.

Определим изобарную теплоёмкость каждого компонента

Определим изохорную теплоёмкость каждого компонента

давление компрессор газотурбинный двигатель

Найдём характеристики смеси:

Молекулярная масса смеси

Из условия доля каждого компонента в составе атмосферы будут следующими:

Изохорная и изобарная теплоемкости

,

где - массовая доля каждого компонента смеси

Масса каждого компонента в 1 кг смеси:

газовая постоянная

показатель адиабаты

1.2    РАСЧЁТ ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ СТЕПЕНИ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КОМПРЕССОРЕ ГТД

Оптимальное значение степени повышения давления в компрессоре ГТД определяется по формуле:

1.3    ВЫЧИСЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗБЫТКА ВОЗДУХА

Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной. Для расчета примем соотношение  для заданного вида топлива:

, n=1; m=1,96

;

Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

1.4    РАСЧЁТ СОСТАВА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

Определим моли компонентов:

Определим массы компонентов:

Определим массовые доли компонентов:

Найдём массу топлива:

Найдём изобарную и изохорную теплоёмкости, а также коэффициент адиабаты и газовую постоянную для продуктов сгорания:

Найдём изобарные и изохорные теплоёмкости, коэффициент адиабаты и газовую постоянную смеси продуктов сгорания.

Таблица 5 - Состав рабочего тела цикла ГТД