В компрессоре ГТД
Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции 
.
Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении
Подставив исходные и рассчитанные в разделе 1.1 значения в формулу , получим:
Тогда: 
.
Определение коэффициента избытка воздуха
Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной.
Для расчета примем соотношение 
для данного вида топлива 
:
Для топлива
;
;
.
Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:
где
.
Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси
Массы продуктов сгорания:
Количества вещества продуктов сгорания:
Мольные доли компонентов:
;
Массовые доли компонентов:
; 
; 
.
Количество топлива, сгорающего в 1кг воздуха:
;
Масса рабочей смеси:
Теплоемкости рабочей смеси:
Газовая постоянная:
Показатель адиабаты:
Результаты расчетов сведем в Таблицу 6.
Таблица 6- Состав рабочего тела цикла ГТД
| Характеристика | Компонент | ||||
| N2 | O2 | CO2 | H2O | ||
| 0,297 | 0,260 | 0,189 | 0,462 | |
| 1,039 | 0,915 | 0,815 | 1,859 | |
| 0,742 | 0,655 | 0,626 | 1,397 | |
| |||||
| m, кг | Воздух | 0,7501 | 0,2246 | 0,014 | 0,011 |
| Прод.сг. | 0,7501 | 0,1822 | 0,0531 | 0,019 | |
| Воздуз | 0,027 | 0,070 | 0,0004 | 0,0006 |
| Прод.сг | 0,027 | 0,1822 | 0,0093 | 0,0017 | |
| Воздух | 0,7501 | 0,2246 | 0,014 | 0,011 |
| Прод.сг | 0,7468 | 0,1814 | 0,0529 | 0,019 | |
| Воздух | 0,7721 | 0,2023 | 0,0091 | 0,0181 |
| Прод.сг. | 0,1226 | 0,8274 | 0,0422 | 0,0077 |
Таблица 6.2 - Характеристики рабочего тела в цикле ГТД
| Смесь | 
| 
| 
| 
| G, кг |
| Воздух | 1,017 | 0,728 | 0,289 | 1,4 | |
| Продукты сгорания | 1,020 | 0,733 | 0,288 | 1,39 | 1,0121 |
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ ЦИКЛА ГТД
Расчет основных параметров в характерных точках цикла
Точка 1. Процесс 0-1 — адиабатное сжатие воздуха в диффузоре:
Точка 2. Процесс 1-2 — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре:
Точка 3. Процесс 2-3 — изобарный подвод тепла в камере сгорания :
Точка 4. Процесс 3-4 — адиабатное расширение продуктов сгорания в турбине:
Точка 5. Процесс 4-5 — адиабатное расширение в реактивном сопле двигателя до давления окружающей среды 
:
РАСЧЕТ КАЛОРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ЦИКЛА ГТД
Определение изменений калорических величин в процессах цикла
внутренняя энергия в процессе
энтальпия
энтропия
Расчёт теплоты процессов и тепла за цикл деления по формулам
Преобразованное тепло 
Расчет работы процесса и работы за цикл
- работа сжатия газа в диффузоре
- работа сжатия газа в коллекторе
- работа газа в турбине
- работа реактивного сопла
Результаты расчета сводятся в таблицу 7.
Таблица 7- Основные параметры состояния рабочего тела в узловых точках цикла, изменение калорических параметров в процессах и за весь цикл идеального ГТД
| Значения | Точки | Для цикла | |||||
| 0,227 | 2,83 | 6,5 | 0,227 | - | ||
| 2,74 | 0,45 | 0,13 | 0,2125 | 0,4224 | 4,3541 | - |
| 216,8 | 746,3 | 364,2 | - | |||
| Значения | Процесс | Для цикла | |||||
| 0-1 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 5-0 | ||
| 166,86 | 218,6 | 366,69 | -119,23 | -426,46 | -107,3 | |
| 233,09 | 305,1 | 512,26 | -305,1 | -595,6 | -150 | |
| -525 | ||||||
| 512,26 | -150 | |||||
| -233,09 | -305,1 | 305,1 | 595,6 |
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ РАБОЧЕГО ТЕЛА В ПРОМЕЖУТОЧНЫХ ТОЧКАХ ПРОЦЕССОВ СЖАТИЯ И РАСШИРЕНИЯ
Расчет для процессов, изображаемых в P-V-координатах
Определение значений параметров p и v в промежуточных точках процессов 1-2 и 3-4, 4-5 позволяет построить достаточно точные графики. Поскольку процессы 1-2 и 3-4-5 адиабатные, то для любой пары точек на них справедливы соотношения:
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.
Отсюда, задаваясь значениями параметров и используя известные величины, найдем параметры промежуточных точек:
;
Расчетные значения промежуточных точек процессов, как и характерных, откладываем на графике p-v и через них проводим плавную кривую процесса (см. приложение A.1). Значения точек сводим в таблицу 8.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 190.
