3.2 Обоснование параметров рабочего процесса модернизированного двигателя
На рисунке 3.1 представлен графики зависимости удельной тяги Руд, от удельного расхода топлива Суд от степени повышения давления в вентиляторе р*в ТРДД.
Так как выбранная нами величина р*в = 1, 57 соответствует минимальному значению удельного расхода топлива и максимальному значению удельной тяги при выбранных m = 7, 33, Т*г=1544, 4 К и р*к? = 43, 2, то следовательно, она является оптимальной величиной, т.е. р*в = р*в.опт (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 - Зависимость удельной тяги двигателя и удельного расхода топлива от степени повышения давления в вентиляторе
На рисунках 3.2, 3.3 представлены графики зависимости удельного расхода топлива Суд и тяги P от степени повышения давления в вентиляторе р*в при различных степенях двухконтурности m ТРД. Из рисунков видно, что при р*в = 1, 57 значение удельного расхода топлива Суд становится минимальной, а значение удельной тяги максимальной при степени двухконтурности m = 7, 33. Следовательно, выбранное нами значение степени двухконтурностиm тоже является оптимальной величиной.
Рисунок 3.2 - Зависимость тяги двигателя от степени повышения давления в вентиляторе и степени двухконтурности
Рисунок 3.3 - Зависимость удельного расхода топлива от степени повышения давления в вентиляторе и степени двухконтурности
Выбор параметров внутреннего контура (Т*г, р*к?) для известных условий полета (Мп, Н) производится при заданных р*в и m. Изменение Р и Суд от степени повышения давления в вентиляторе р*в при различных значениях температуры газа перед турбиной Т*г и оптимальном распределении свободной энергии между контурами (р*в= р*в опт) показано на рисунках 3.4, 3.5.
Рисунок 3.4 - Зависимость удельного расхода топлива от температуры газа в камере сгорания и степени двухконтурности
Рисунок 3.5 - Зависимость тяги двигателя от степени повышения давления в вентиляторе при различных значениях температуры газов.
Так как при принятых значениях р*в = 1, 57 и m = 7, 3 удельный расход топлива соответствует минимальному, а удельная тяга максимальному значению при Т*г=1544, 4К, то для термогазодинамического расчета выбираем данную температуру за камерой сгорания Т*г.
По построенным графикам можно сделать вывод, что при заданной тяге двигателя можно уменьшить температуру газов в камере сгорания и степень двухконтурности путем увеличения удельного расхода топлива, что приведет к неоптимальным параметрам рабочего процесса.
При заданной степени повышения давления можно увеличить тягу двигателя путем уменьшения степени двухконтурности, при этом удельный расход топлива увеличится, что приведет к неоптимальным параметрам рабочего процесса.
Параметры, выбранные для дальнейшего расчета являются оптимальными.
4. Термогазодинамический расчет двигателя на крейсерском режиме
Термогазодинамический расчет двигателя выполняется на крейсерском режиме, соответствующим H = 11000 м и Mп = 0, 8.
Стандартные атмосферные условия (САУ)
= 22632 Па,
TH = 216, 65 К.
4.1 Компрессор низкого давления
Температура воздуха на входе в КНД:
Принимаем = 244, 502 К
Давление на входе в КНД:
Принимаем = 34610 Па.
4.2 Расчет параметров за компрессором низкого давления (КНД)
Давление за КНД:
- во внутреннем контуре:
- во внешнем контуре:
Принимаем = 54330 Па.
Температура на выходе из КНД во внутреннем контуре:
Принимаем = 333, 347 K.
Температура на выходе из КНД во внешнем контуре:
Принимаем = 281, 763 К.
Работа КНД:
- во внутреннем контуре:
- во внешнем контуре:
Расход воздуха:
- через внутренний контур:
- через внешний контур:
Мощность:
- для внутреннего контура:
- для внешнего контура:
Давление в переходном канале:
Принимаем
4.3 Расчет параметров за компрессором высокого давления (КВД)
Давление на выходе из КВД:
Принимаем
Средняя теплоемкость в процессе сжатия и коэффициент адиабаты для КВД:
Также принимаем = 1035.
Температура на выходе из КВД:
Принимаем .
Удельная работа КВД:
Принимаем
Мощность КВД:
Приведенный расход воздуха через КВД:
Принимаем
Расход охлаждающего воздуха через СА ТВД:
Расход охлаждающего воздуха через РК ТВД:
Расход охлаждающего воздуха через РК ТНД:
Утечки воздуха:
Расход воздуха через камеру сгорания:
Принимаем
4.4 Расчет параметров за камерой сгорания:
Относительный расход топлива:
Коэффициент избытка воздуха:
Принимаем 2, 9863.
Расход топлива:
Принимаем
Давление газа за камерой сгорания:
Принимаем =.
Расход газа на выходе из камеры сгорания:
Принимаем
4.5 Расчет параметров за турбиной высокого давления (ТВД)
Расход газа в горле СА:
Принимаем
Расход газа за РК:
Принимаем
Теплосодержание потока газа на входе в СА ТВД:
Теплосодержание потока газа на выходе из СА ТВД:
Мощность ТВД:
Удельная работа ТВД:
Температура за ТВД:
Принимаем .
Средняя теплоемкость:
Степень понижения давления в ТВД:
Принимаем .
Давление газа за ТВД:
Принимаем .
Теплосодержание потока газа за ТВД с учетом охлаждения:
чему соответствует температура
4.6 Расчет параметров турбины никого давления (ТНД)
Давление на входе в ТНД:
Температура потока на входе в ТНД:
Мощность ТНД:
Удельная работа ТНД:
Теплосодержание потока газа за ТНД:
чему соответствует температура
Средняя теплоемкость в процессе расширения газа в ТНД
Степень понижения давления в ТНД:
Давление газа за ТНД:
Расход газа за ТНД:
Принимаем .
Теплосодержание потока газа за ТНД с учетом охлаждения:
чему соответствует температура
4.7 Расчет выходного устройства
Перепад давлений в реактивном сопле внутреннего контура:
Приведенная скорость истечения реактивной струи:
Действительная приведенная скорость истечения реактивной струи:
Площадь поперечного сечения реактивного сопла внутреннего контура:
5)Давление на срезе сопла наружного контура:
6)Степень понижения давления в сопле наружного контура:
Статическое давление на срезе сопла наружного контура:
Площадь поперечного сечения реактивного сопла наружного контура:
Скорость истечения из сопла:
- внутренний контур:
- внешний контур:
Тяга двигателя:
- во внутреннем контуре:
- внешний контур:
- общая тяга:
Удельный расход топлива:
Вычисление погрешностей:
Погрешность тяги
- значение тяги, полученное в компьютерном приложении DVIGwT
- значение тяги, полученное в ручном расчете.
Погрешность удельного расхода топлива
- значение тяги, полученное в компьютерном приложении DVIGwT
- значение тяги, полученное в ручном расчете.
Значения погрешностей являются удовлетворительными
5. Термогазодинамический расчет двигателя в среде ПК DVIGwT
Схема двигателя, выполненная в системе математического моделирования DVIGwT (рис. 5.1), включает в себя входное устройство, вентилятор, компреccоры высокого и низкого давления, разделитель потоков, суммирование мощности, основную камеру сгорания, турбины высокого и низкого давления, смеситель, форсажную камеру и выходное устройство.
Рисунок 5.1 - Модель ПД-14М в системе DVIGwT
Исходные данные для термогазодинамического расчета двигателя на максимальном режиме и результаты расчета системы математического моделирования DVIGwT представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Результаты расчета математического моделирования
|
Параметр |
Значение |
|
|
Исходные данные элемента модели "Начальные условия": |
||
|
Влагосодержание воздуха, [кг воды/кг сух. воздуха] |
0 |
|
|
Высота полета, [м] |
11000 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
1000000 |
|
|
Отклонение давления атмосферного воздуха от САУ, [кПа] |
0 |
|
|
Отклонение температуры атмосферного воздуха от САУ, [К] |
0 |
|
|
Теплотворная способность топлива, [кДж/кг] |
43000 |
|
|
Число М полета |
0, 8 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Входное устройство": |
||
|
Заданное значение коэффициента полного давления ВУ |
1 |
|
|
Приведенная скорость на выходе ВУ |
0, 6 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе ВУ, [кг/с] |
557 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Вентилятор": |
||
|
Адиабатический кпд в точке образмеривания характеристики вентилятора |
0, 9102 |
|
|
Приведенная скорость на входе в вентилятор |
0, 5 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из вентилятор |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения в точке образмеривания характеристики |
4051, 77 |
|
|
Приведенный расход воздуха в точке образмеривания характеристики, [кг/с] |
490, 16 |
|
|
Степень повышения давления в рабочей точке |
1, 57 |
|
|
Степень повышения давления в точке образмеривания характеристики |
1, 57 |
|
|
Частота вращения в точке завязки |
3733, 2 |
|
|
Исходные данные элемента модели «Канал 1»: |
||
|
Коэффициент полного давления |
0, 99 |
|
|
Приведенная скорость на входе в канал |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из канала |
0, 4 |
|
|
Исходные данные элемента модели "КНД": |
||
|
Адиабатический кпд в точке образмеривания характеристики компрессора |
0, 905 |
|
|
Приведенная скорость на входе в компрессор |
0, 5 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из компрессора |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения в точке образмеривания характеристики |
100 |
|
|
Приведенный расход воздуха в точке образмеривания характеристики, [кг/с] |
66, 816 |
|
|
Степень повышения давления в рабочей точке |
2, 7 |
|
|
Степень повышения давления в точке образмеривания характеристики |
2, 7 |
|
|
Частота вращения в точке завязки |
3733, 2 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Отбор газа в наружный контур": |
||
|
Заданное значение доли отбора газа |
0, 88 |
|
|
Приведенная скорость на входе |
0, 4 |
|
|
Исходные данные элемента модели «Канал 2» |
||
|
Заданное значение коэффициента полного давления канала |
0, 985 |
|
|
Приведенная скорость на входе в канал |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из канала |
0, 35 |
|
|
Исходные данные элемента модели "КВД": |
||
|
Адиабатический кпд в точке образмеривания характеристики компрессора |
0, 85 |
|
|
Приведенная скорость на входе в компрессор |
0, 5 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из компрессора |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения в точке образмеривания характеристики |
100 |
|
|
Приведенный расход воздуха в точке образмеривания характеристики, [кг/с] |
24, 89202 |
|
|
Степень повышения давления в рабочей точке |
16, 241 |
|
|
Степень повышения давления в точке образмеривания характеристики |
16, 241 |
|
|
Частота вращения в точке завязки |
14676, 6 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Камера сгорания": |
||
|
Заданное значение коэффициента полного давления |
0, 95 |
|
|
Заданное значение коэффициента полноты сгорания топлива |
0, 995 |
|
|
Приведенная скорость на входе в камеру сгорания |
0, 3 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из камеры сгорания |
0, 2 |
|
|
Температура газа на выходе из камеры сгорания, [K] |
1544, 4 |
|
|
Исходные данные элемента модели "ТВД": |
||
|
Адиабатический кпд турбины в точке образмеривания характеристики |
0, 92 |
|
|
Доля охлаждающего воздуха, подведенного к са турбины, (0...1) |
1 |
|
|
Механический кпд ротора |
0, 99 |
|
|
Приведенная скорость на входе в турбину |
0, 3 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из турбины |
0, 4 |
|
|
Степень понижения давления в точке образмеривания характеристики |
5, 433 |
|
|
Исходные данные элемента модели "ТНД": |
||
|
Адиабатический кпд турбины в точке образмеривания характеристики |
0, 9221 |
|
|
Доля охлаждающего воздуха, подведенного к са турбины, (0...1) |
0, 1 |
|
|
Механический кпд ротора |
0, 99 |
|
|
Приведенная скорость на входе в турбину |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из турбины |
0, 5 |
|
|
Степень понижения давления в точке образмеривания характеристики |
5, 84 |
|
|
Исходные данные элемента модели " Выходное устройство 1": |
||
|
Заданное значение коэффициента расхода |
0, 9869 |
|
|
Заданное значение коэффициента скорости |
0, 995 |
|
|
Приведенная скорость в критическом сечении сопла |
0, 1 |
|
|
Приведенная скорость на входе в сопло |
0, 6 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Выходное устройство 2": |
||
|
Заданное значение коэффициента расхода |
0, 997 |
|
|
Заданное значение коэффициента скорости |
0, 995 |
|
|
Приведенная скорость в критическом сечении сопла |
0, 1 |
|
|
Приведенная скорость на входе в сопло |
0, 4 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Общие результаты": |
||
|
Тип установки (НЕТ, ГТД, ГТУ) |
ГТД |
|
|
Результаты расчета |
||
|
Результаты расчёта элемента модели "Начальные условия": |
||
|
Влагосодержание воздуха [кг воды/кг вл.воздуха] |
0 |
|
|
Давление воздуха, [кПа] |
34, 61 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
1000000 |
|
|
Относительная влажность, [%] |
0 |
|
|
Скорость звука, [м/с] |
295, 27 |
|
|
Скорость полета, [м/c] |
236, 22 |
|
|
Стехиометрическое отношение, [кг воздуха/кг топлива] |
14, 92914 |
|
|
Температура воздуха, [К] |
244, 62 |
|
|
Теплотворная способность топлива, [кДж/кг] |
42912 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Входное устройство": |
||
|
Влагосодержание рабочего тела, [кг воды/кг вл.воздуха] |
0 |
|
|
Давление воздуха на выходе из ВУ, [кПа] |
34, 61 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из ВУ |
1000000 |
|
|
Коэффициент полного давления ВУ |
1 |
|
|
Площадь на выходе из ВУ, [м^2] |
2, 8465 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из ВУ |
0, 6 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе во ВУ, [кг/с] |
557 |
|
|
Приведенный расход воздуха на выходе из ВУ, [кг/с] |
557 |
|
|
Расход воздуха на входе во ВУ, [кг/с] |
206, 5 |
|
|
Температура воздуха на выходе из ВУ, [К] |
244, 62 |
|
|
Результаты расчета элемента модели «Вентилятор» |
||
|
Адиабатический кпд вентилятора |
0, 9102 |
|
|
Давление за вентилятором |
54, 34 |
|
|
Запас устойчивости компрессора, [%] |
27, 01 |
|
|
Площадь на входе в компрессор, [м^2] |
2, 276 |
|
|
Площадь на выходе из компрессора, [м^2] |
2, 354 |
|
|
Приведенная скорость на входе в компрессор |
0, 5 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из компрессора |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения |
4051, 77 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе в компрессор, [кг/с] |
490, 16 |
|
|
Расход воздуха через компрессор, [кг/с] |
181, 73 |
|
|
Степень повышения давления |
1, 57 |
|
|
Температура за компрессором, [К] |
281, 7 |
|
|
Удельная работа компрессора, [кДж/кг] |
37, 15 |
|
|
Частота вращения ротора |
3733, 2 |
|
|
Результаты расчет элемента модели «Канал 1» |
||
|
Давление рабочего тела на выходе из канала [кПа] |
53, 798 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
1000000 |
|
|
Коэффициент полного давления |
0, 99 |
|
|
Площадь на входе в канал, [м^2] |
2, 3543 |
|
|
Площадь на выходе из канала, [м^2] |
2, 3781 |
|
|
Приведенная скорость на входе в канал |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из канала |
0, 4 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе в канал, [кг/c] |
335, 03 |
|
|
Расход рабочего тела на выходе из канала, [кг/c] |
181, 72 |
|
|
Температура рабочего тела на выходе из канала, [К] |
281, 6991 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "КНД": |
||
|
Адиабатический кпд компрессора |
0, 905 |
|
|
Давление за компрессором, [кПа] |
93, 455 |
|
|
Запас устойчивости компрессора, [%] |
26, 91 |
|
|
Мощность компрессора, [кВт] |
2208, 26 |
|
|
Площадь на входе в компрессор, [м^2] |
0, 47 |
|
|
Площадь на выходе из компрессора, [м^2] |
0, 2287 |
|
|
Приведенная скорость на входе в компрессор |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из компрессора |
0, 35 |
|
|
Приведенная частота вращения |
4049, 67 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе в компрессор, [кг/с] |
64, 884 |
|
|
Расход воздуха через компрессор, [кг/с] |
24, 781 |
|
|
Степень повышения давления |
2, 7 |
|
|
Температура за компрессором, [К] |
333, 47 |
|
|
Удельная работа компрессора, [кДж/кг] |
89, 11 |
|
|
Частота вращения ротора |
3731, 27 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Отбор газа в наружный контур": |
||
|
Влагосодержание рабочего тела, [кг воды/кг смеси] |
0 |
|
|
Давление рабочего тела, [кПа] |
34, 61 |
|
|
Доля отбора газа |
0, 88 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
1000000 |
|
|
Площадь на входе в разделитель, [м^2] |
3, 9138 |
|
|
Приведенная скорость на входе в разделитель |
0, 4 |
|
|
Расход рабочего тела в первом контуре, [кг/c] |
24, 78 |
|
|
Расход рабочего тела во втором контуре, [кг/с] |
181, 73 |
|
|
Степень двухконтурности |
7, 33 |
|
|
Температура рабочего тела, [К] |
244, 62 |
|
|
Результаты расчет элемента модели «Канал 2»: |
||
|
Давление рабочего тела на выходе из канала [кПа] |
92, 052 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха |
1000000 |
|
|
Коэффициент полного давления |
0, 985 |
|
|
Площадь на входе в канала, [м^2] |
0, 2032 |
|
|
Площадь на выходе из канала, [м^2] |
0, 232 |
|
|
Приведенная скорость на входе в канал |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из канала |
0, 35 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе в канал, [кг/c] |
28, 9 |
|
|
Расход рабочего тела на выходе из канала, [кг/c] |
24, 781 |
|
|
Температура рабочего тела на выходе из канала, [К] |
333, 781 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "КВД": |
||
|
Адиабатический кпд компрессора |
0, 85 |
|
|
Давление за компрессором, [кПа] |
1419, 06 |
|
|
Запас устойчивости компрессора, [%] |
27 |
|
|
Мощность компрессора, [кВт] |
11798, 045 |
|
|
Площадь на входе в компрессор, [м^2] |
0, 2322 |
|
|
Площадь на выходе из компрессора, [м^2] |
0, 0184 |
|
|
Приведенная скорость на входе в компрессор |
0, 5 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из компрессора |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения |
13642 |
|
|
Приведенный расход воздуха на входе в компрессор, [кг/с] |
29, 344 |
|
|
Расход воздуха через компрессор, [кг/с] |
24, 781 |
|
|
Степень повышения давления |
16, 241 |
|
|
Температура за компрессором, [К] |
778, 82 |
|
|
Удельная работа компрессора, [кДж/кг] |
476, 1 |
|
|
Частота вращения ротора |
14675, 37 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "суммирование мощности": |
||
|
Мощность, [кВт] |
8958, 75 |
|
|
Частота вращения, [1/c] |
3731, 27 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Камера сгорания": |
||
|
Влагосодержание воздуха, [кг воды/кг вл.воздуха] |
0 |
|
|
Давление газа на выходе из КС, [кПа] |
1420, 26 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха в КС |
2, 9695 |
|
|
Коэффициент полного давления в КС |
0, 95 |
|
|
Коэффициент полноты сгорания топлива в КС |
0, 995 |
|
|
Относительный расход топлива |
0, 0226 |
|
|
Площадь на входе в камеру сгорания, [м^2] |
0, 0184 |
|
|
Площадь на выходе из камеры сгорания, [м^2] |
0, 0332 |
|
|
Приведенная скорость на входе в камеру сгорания |
0, 3 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из камеры сгорания |
0, 2 |
|
|
Расход газа на выходе из камеры сгорания, [кг/с] |
18, 339 |
|
|
Расход топлива в камере сгорания, [кг/с] |
0, 406 |
|
|
Температура газа на выходе из КС, [К] |
1544, 3949 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Вход топлива": |
||
|
Давление топлива, [кПа] |
4000 |
|
|
Начальный расход топлива, [кг/c] |
0, 402 |
|
|
Степень сухости |
Неизвестно |
|
|
Температура топлива |
20 |
|
|
Удельная энтальпия топлива, [кДж/кг] |
0 |
|
|
Удельная энтропия топлива, [кДж/кгК] |
Неизвестно |
|
|
Удельный объем топлива, [м^3/кг] |
Неизвестно |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "ТВД": |
||
|
Адиабатический кпд турбины |
0, 92 |
|
|
Влагосодержание рабочего тела, [кг воды/кг смеси] |
0 |
|
|
Давление на выходе из турбины, [кПа] |
280, 28 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из турбины |
3, 98 |
|
|
Мощность турбины, [кВт] |
11918, 036 |
|
|
Площадь на входе в турбину, [м^2] |
0, 028 |
|
|
Площадь на выходе из турбины, [м^2] |
0, 1154 |
|
|
Приведенная скорость на входе в турбину |
0, 3 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из турбины |
0, 4 |
|
|
Приведенная частота вращения ротора, [1/(c*K)] |
373, 4488 |
|
|
Пропускная способность турбины (расчетная), [кг/с*К^0.5/кПа] |
0, 507 |
|
|
Расход газа на выходе из турбины, [кг/с] |
24, 455 |
|
|
Расход охлаждающего воздуха в турбине, [кг/с] |
6, 1159 |
|
|
Степень понижения давления в турбине |
5, 067 |
|
|
Температура газа за са турбины, [K] |
1367, 9297 |
|
|
Температура газа на выходе из турбины, [K] |
963, 15 |
|
|
Удельная работа турбины, [кДж/кг] |
487, 341 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "ТНД": |
||
|
Адиабатический кпд турбины |
0, 9221 |
|
|
Давление на выходе из турбины, [кПа] |
46, 065 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из турбины |
3, 9823 |
|
|
Мощность турбины, [кВт] |
9049, 6625 |
|
|
Площадь на входе в турбину, [м^2] |
0, 1152 |
|
|
Площадь на выходе из турбины, [м^2] |
0, 4715 |
|
|
Приведенная скорость на входе в турбину |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость на выходе из турбины |
0, 5 |
|
|
Приведенная частота вращения ротора, [1/(c*K)] |
120, 256 |
|
|
Пропускная способность турбины (расчетная), [кг/с*К^0.5/кПа] |
2, 71 |
|
|
Расход газа на выходе из турбины, [кг/с] |
24, 455 |
|
|
Расход охлаждающего воздуха в турбине, [кг/с] |
0 |
|
|
Степень понижения давления в турбине |
6, 08 |
|
|
Температура газа за СА турбины, [K] |
963, 15 |
|
|
Температура газа на выходе из турбины, [K] |
634, 734 |
|
|
Удельная работа турбины, [кДж/кг] |
370, 05 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Выходное устройство 1": |
||
|
Влагосодержание рабочего тела, [кг воды/кг вл.воздуха] |
0 |
|
|
Давление в критическом сечении сопла, [кПа] |
45, 79 |
|
|
Давление на срезе сопла, [кПа] |
45, 81 |
|
|
Давление статическое в критическом сечении сопла, [кПа] |
24, 55 |
|
|
Давление статическое на входе в сопло, [кПа] |
37, 21 |
|
|
Давление статическое на срезе сопла, [кПа] |
24, 55 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из сопла |
3, 98 |
|
|
Коэффициент расхода сопла |
0, 9869 |
|
|
Коэффициент скорости сопла |
0, 995 |
|
|
Площадь критического сечения сопла, [м^2] |
0, 34 |
|
|
Площадь на входе в сопло, [м^2] |
0, 411 |
|
|
Площадь среза сопла, [м^2] |
0, 34 |
|
|
Приведенная скорость в критическом сечении сопла |
0, 995862 |
|
|
Приведенная скорость газа на входе в сопло |
0, 6 |
|
|
Приведенная скорость газа на выходе из сопла |
0, 9958 |
|
|
Расход газа на выходе из сопла, [кг/с] |
24, 455 |
|
|
Скорость газа в критическом сечении сопла, [м/с] |
457, 488 |
|
|
Скорость газа на выходе из сопла, [м/c] |
457, 488 |
|
|
Степень понижения давления газа в сопле |
1, 8762 |
|
|
Температура статическая газа на выходе из сопла, [K] |
525, 02 |
|
|
Тяга сопла, [кH] |
11, 82 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Выходное устройство 2": |
||
|
Влагосодержание рабочего тела, [кг воды/кг вл.воздуха] |
0 |
|
|
Давление в критическом сечении сопла, [кПа] |
53, 4238 |
|
|
Давление на срезе сопла, [кПа] |
53, 41958 |
|
|
Давление статическое в критическом сечении сопла, [кПа] |
28, 4 |
|
|
Давление статическое на входе в сопло, [кПа] |
48, 94 |
|
|
Давление статическое на срезе сопла, [кПа] |
28, 406 |
|
|
Коэффициент избытка воздуха на выходе из сопла |
1000000 |
|
|
Коэффициент расхода сопла |
0, 997 |
|
|
Коэффициент скорости сопла |
0, 995 |
|
|
Площадь критического сечения сопла, [м^2] |
1, 41 |
|
|
Площадь на входе в сопло, [м^2] |
2, 378 |
|
|
Площадь среза сопла, [м^2] |
1, 4135 |
|
|
Приведенная скорость в критическом сечении сопла |
0, 995 |
|
|
Приведенная скорость газа на входе в сопло |
0, 4 |
|
|
Приведенная скорость газа на выходе из сопла |
0, 995 |
|
|
Расход газа на выходе из сопла, [кг/с] |
181, 7 |
|
|
Скорость газа в критическом сечении сопла, [м/с] |
305, 67 |
|
|
Скорость газа на выходе из сопла, [м/c] |
305, 67 |
|
|
Степень понижения давления газа в сопле |
1, 89 |
|
|
Температура статическая газа на выходе из сопла, [K] |
219, 9974 |
|
|
Тяга сопла, [кH] |
63, 62 |
|
|
Результаты расчёта элемента модели "Общие результаты": |
||
|
Суммарная степень повышения давления |
43, 8507 |
|
|
Суммарный расход воздуха, [кг/сек] |
206, 51 |
|
|
Суммарный расход топлива, [кг/сек] |
0, 405 |
|
|
Тяга двигателя, [кH] |
26, 6522 |
|
|
Удельная тяга, [кН*с/кг] |
0, 129 |
|
|
Удельный pасход топлива, [кг/(Н*ч)]; [кг/(кВт*ч)]. |
54, 7696 |
|
|
Исходные данные элемента модели "Общие результаты": |
||
|
Тип установки |
ГТД |
6. Высотно-скоростные характеристики двигателя
Расчет ВСХ выполнен для диапазона высот от 0 до 11000 м и числе Маха полета от 0 до 0, 8, при программе регулирования nВД = const. Диапазон высот и скоростей полета приведен на рисунке 6.1.
При расчете ВСХ использовались характеристики вентилятора, КНД, КВД. Характеристики с линиями рабочих режимов, приведены на рисунках 6.2 - 6.4 соответственно.
Рисунок 6.1 - Диапазон высот и скоростей полета
Рисунок 6.2 - Закон регулирования
Рисунок 6.3 - Характеристика вентилятора с линией рабочих режимов
Рисунок 6.4 - Характеристика КНД с линией рабочих режимов
Рисунок 6.5 - Характеристика КВД с линией рабочих режимов
Результаты расчета ВСХ в виде зависимостей основных параметров двигателя от чисел Маха и высоты полета приведены на рисунках 6.6 - 6.13
Рисунок 6.6 - Зависимость тяги двигателя от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.7 - Зависимость удельного расхода топлива двигателя от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.8 - Зависимость приведенного расходу воздуха на входе от Маха и высоты полета
Рисунок 6.9 - Зависимость температуры за КВД от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.10 - Зависимость давления за КВД от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.11 - Зависимость температуры газа за камерой сгорания от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.12 - Зависимость температуры газа за ТНД от числа Маха и высоты полета
Рисунок 6.13 - Зависимость числа оборотов ротора НД от числа Маха и высоты полета
Анализ ВСХ
Расчет ВСХ показал, что с увеличением высоты полета тяга двигателя, удельный расход топлива, общий расход воздуха на входе в двигатель, полные давления и температура за компрессором, так же температуры за камерой сгорания и за турбиной низкого давления падают. С увеличением числа Маха полета, удельный расход топлива, давление и температура за компрессором, расход воздуха на входе, так же температуры за камерой сгорания и турбиной низкого давления возрастают, но тяга двигателя уменьшается до значений М = 0, 5, потом на малых высотах начинает возрастать а на больших остается неизменной.
Результаты и выводы
В ходе выполнения курсовой работы была создана математическая модель двигателя прототипа ПД-14М в среде DVIGwT. Выполнены ручной и машинный термогазодинамический расчеты модифицированного двигателя. По расчетам данного курсового проекта следует выбрать ТРДД на базе ПД-14М с большой степенью двухконтурности (m = 7, 33) из соображения топливной экономичности для перспективного магистрального пассажирского самолета.