Данная испытательная станция размещается в центре города, поблизости находятся жилые комплексы, природные условия нормальные, по этому выбираем П-образную конструкцию испытательного стенда.
Аэродинамический расчет бокса
Расчет бокса ведется для определения скоростей газового потока в сечениях бокса.
Полученные результаты сравнивают со скоростями, необходимыми для обеспечения ламинарности потока. И на основании этих сравнений делается заключение о возможности использования этого бокса для данного типа двигателя. Разрезы бокса показаны на рисунке 2.
1-на входе, 2-перед двигателем, 3-возле двигателя, 4-за двигателем, 5-на выходе
-в шахте входа - F1=7.4 x 7.25=53.65м²;
-перед двигателем - F2=7.7 x 7.15=55.06м²;
-возле двигателя - F3=F2=55.06м²;
-в шахте вихлопа - F4=3.14 x 2.295²/4=4.13м²;
F5=5.8 x 5.8=33.64м².
Начальные данные для аэродинамичного расчета:
максимальный расход воздуха двигателя Gдв=9 кг/сек;
плотность воздуха rп=1.1 кг/м³;
плотность выхлопных газов rг=1.4 кг/м³.
Нахождение площади разреза бокса
Нахождение площади разреза в шахте входа:
; 
м²
Нахождение площади разреза перед двигателем:
; 
м²
Нахождение площади разреза возле двигателя:
; 
м²
Нахождение площади разреза в шахте вихлопа:
Скорость потока в шахте вихлопа обозначается в наименьшем разрезе шахты:
м²
м²
Так как площадь S4 меньше, чем площадь S5, то скорость потока необходимо определять в площади S4.
Нахождение расхода воздуха и газа в площадях разреза бокса
Нахождение расхода воздуха в шахте входа:
где Gеж – часть воздуха, которая засасуется эжектором в шахту вихлопа;
Gдв. – расход воздуха двигателем
кг/сек.
кг/сек
Нахождение расхода воздуха перед двигателем:
кг/сек
Нахождение расхода воздуха возле двигателя:
кг/сек
Нахождение расхода воздуха в шахте вихлопа:
кг/сек
Нахождение скоростей потока воздуха и газов в площадях разреза бокса
Нахождение скоростей потока воздуха в шахте входа:
м/сек
Нахождение скоростей потока воздуха перед двигателем:
м/сек
Нахождение скоростей потока воздуха возле двигателя:
м/сек
Нахождение скоростей потока воздуха в шахте вихлопа:
м/сек.
Таким образом, во всех сечениях бокса скорость движения воздуха не превышает допустимую, что полностью удовлетворяет требованиям и позволяет проводить испытания двигателя в данном боксе.
Тепловой расчет двигателя
Начальные данные:
Ne=2800 л.с.=2058 кВт - мощность, кВт (л. с.);
Т*3=1250 К - температура газа перед турбиной, ºС (ºК);
p*к=12 - степень повышения давления;
V=0 - скорость полета, м/с;
H=0 - высота полета, м;
p0=1.033 кг/см2=0.1 МПа
Т0=288 К
ξ0 вх.=0.05
ε=0.98
ν=0.97
ϕ3=0,98
Нв=10500 ккал/кг - теплотворность топлива, Дж/кг (ккал/кг);
Са=150 м/с - скорость воздуха на выходе, м/с
Входное устройство
Температура воздуха Т1 и его давление Р1 на входе в компрессор
кг/см2=0.089 МПа (2.1)
К (2.2)
Удельный вес воздуха
кг/м3 (2.3)
где R – газовая постоянная кг·м/кг·град.
Компрессор
Полное адиабатическое давление компрессора:
кгм/кг (2.4)
Для осевого компрессора при заданных ηАД*=0,85 и ηМ*=0,99 определяем работу:
кгм/кг (2.5)
Принимаем скорость на выходе из последней ступени компрессора С2=150 м/с и определяем температуру и давление воздуха на выходе из компрессора:
К (2.6)
Статическая температура на выходе из компрессора:
К (2.7)
Полное и статическое давление на выходе:
кг/см2=1,2396 МПа (2.8)
кг/см2=1.165 МПа (2.9)
где к =1,4 показатель адиабаты
кг/см4 (2.10)
Камера сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива
L0=14.8 кг /кг топлива.
Вычисляется средняя удельная теплоёмкость «чистых» продуктов сгорания и воздуха для температурного интервала 288 К -1250К
ккал кг/град (2.11)
ккал кг/град (2.12)
Для температурного перепада Т*2= 
К Т*3=1250 К
ккал кг/град (2.13)
Необходимый коэффициент избытка воздуха
(2.14)
Газовая постоянная продуктов горения
кг м/кг град (2.15)
Полное давление
кг/см2=1.178 МПа (2.16)
где 
- коэффициент гидравлического расхода в камере сгорания
Среднее значение показателя адиабаты продуктов сгорания принимаем k’=1.32
Ориентировочно оцениваем температуру конца расширения в двигателе:
К (2.17)
Средние удельные теплоёмкости для «чистых» продуктов сгорания и воздуха в интервале ТВ=692.93 К Т*3=1250 К
ккал кг/град (2.18)
ккал кг/град (2.19)
Средняя удельная теплоемкость действительных продуктов сгорания:
(2.20)
Действительное значение показателя адиабаты продуктов сгорания:
(2.21)
Это значение близко к принятому, поэтому дальнейший перерасчет не нужен.
Турбина.
Адиабатический перепад в турбине. Чтобы предать на винт максимальную мощность, газ в турбине должен расширится практически до атмосферного
ккал/кг (2.22)
p4=p0=1.033 кг/см2 (2.23)
Степень расширения газа в турбине:
(2.24)
Температура газа на выходе из турбины:
К (2.25)
Статическая температура:
К (2.26)
Работа на валу турбины:
кгм/кг (2.27)
Вычисление основных данных двигателя
Приняв к.п.д. редуктора ηред=0.96 находим удельную эффективную мощность двигателя:
л.с./кг_в-ха (2.28)
Расход воздуха:
кг/с (2.29)
Расход газа через турбину:
кг/с (2.30)
Удельный эффективный расход топлива:
кг/л.с. час (2.31)
Часовой расход топлива:
кг/час (2.32)
Вычисляем реактивную тягу PR которая производится только за счет скорости газа за турбиной:
кг=5480 Н (2.33)
Принимается β=1.1 и находится эквивалентная мощность двигателя:
л.с. (2.34)
Эквивалентный удельный расход топлива:
кг/э.л.с.час (2.35)
Удельный расход топлива:
кг/кг_тяги_час (2.36)
Дата: 2019-05-28, просмотров: 354.
