ТВлД для вертолёта (1006005), страница 3
Текст из файла (страница 3)
КоллекторСопло второго контура-ХН50МВТЮБ-ВИКорпус форсунки- ВХ4-ЛСопло-завихритель-95Х18Завихритель-ВХ4-Лфильтр- 12Ч18Н10ТПринципиальная конструктивная схемаНа рис.2. представлена принципиальная конструктивная схемадвигателя, которая позволяет сразу определить тип двигателя, особенности егоконструкции, схему деления, количество ступеней компрессора и турбины и т.д.Кроме того, данная схема проще для восприятия, нежели разрез двигателя, так какв разрезе двигателя слишком много ненужной для принципиальной оценкиконструкции двигателя информации и сложно быстро отыскать нужные данные,такие как: типы соединений частей, количество и месторасположение уплотнений,местонахождение подшипников и их тип и т.п. Представленную на данной схемеконструктивную схему проще сравнивать с другими двигателями,преобразованными в такой же форме.Рис.2 Конструктивная схема двигателяУсловные обозначения, принятые на схеме:,- рабочее колесо;- поворотная лопатка;соединение элементов ротора:- сварное,- радиальными штифтами,- фланцевое с призонными втулками и стяжными болтами,-фланцевое болтами,- торцевыми шлицами,- осевыми штифтами;- радиальные шлицы;- радиальный подшипник;- радиально-упорный (фиксирующий) подшипник;- демпфер;- уплотнение;- фланцевое болтовое соединение;- резьбовое соединениеТаким образом, легко сразу увидеть конструкцию и ее особенности,описанные выше.
Данная схема не исключает, а лишь дополняет информацию,представленную в разрезе, упрощая и облегчая понимание конструкции.Расчеты проточнойчасти и ВСХO with Units :O with Units Standard :O Units UseSystem SI :O Digits d 4 :расчет выполнен в програмном продукте Maple V12,и в дальнейшем редактирование и правка внешнего вида не производилась :1.Термогазодинамически расчет ГТД СТ• 1.Запишем исходные данные:1.1Выходная мощностьO Ne d 2800.0 kWNe := 2800.0 kW(1.1)1.2.Степень сжатия в компрессореO Pkз d 17;Pkз := 171.3.Температура газов перед турбинойO Tгз d 1412$ KTгз := 1412 K(1.2)(1.3)1.4.
Давление на входе в двигатель (атмосферное)O pн d 0.101325$106 Papн := 1.013 105 Pa1.5.Температура на входе в компрессорO Tн d 288 KTн := 288 K(1.4)(1.5)1.6.Потери полного давления во входном устройстве и камере сгоранияO sвх d 1sвх := 1(1.6)sк := 0.9435(1.7)O sк d 0.94351.7.КПД компрессора, турбины, сопла, механический и редуктора соответственноO hкз d 0.86hкз := 0.86(1.8)O hтз d 0.91hтз := 0.91(1.9)hрс := 0.96(1.10)hм := 0.99(1.11)hр := 0.98(1.12)O hрс d 0.96O hм d 0.99O hр d 0.981.8.Показатель адиабаты для воздуха и для продуктов сгорания соответственноO kв d 1.4kв := 1.4(1.13)O kг d 1.33kг := 1.331.9.Газовые постоянные воздуха и газа соответственноJO Rв d 287.3K$kgm2Rв := 287.3s2 KO Rг d 289.3(1.14)(1.15)JK$kgRг := 289.3m2s2 K(1.16)1.10.Скорость истечения из соплаmO w7 d 258sms1.11.Удельная теплоемкость продуктов сгоранияJO cрг d 1160kg$Km2cрг := 1160s2 K1.12.Удельная теплоемкость воздухаw7 := 258O cрв d 1000(1.17)(1.18)Jkg$Kcрв := 1000m2s2 K(1.19)1.13.Удельная теплотворная способность топлива (керосина T-1)O Hu d 43$106Jkgm2s21.14.Полнота сгорания топлива в основной камере сгоранияHu := 43000000(1.20)O Zкс d 0.99;Zкс := 0.99(1.21)1.15.Обороты свободной турбины1O nst d 15000;minnst := 150001min1.16.Переведем частоту вращения в герцыO convert combine (1.22),'units' , 'system', 'SI'1250s(1.22)(1.23)• 2.Расчет компрессора2.1.Полное давление за компрессоромO p2 з d pн$Pkз$sвхp2 з := 1.722 106 Pa(1.24)2.2.Температура воздуха за компрессоромO T2 з d Tн$ 1 Ck K1вkвPkзK1hкзT2 з := 705.6 K(1.25)2.3.Полное давление перед входом в турбинуO p3 з d p2 з$sкp3 з := 1.625 106 Pa• 3.Расчет турбины3.1.Степень понижения давления в турбине компрессора(1.26)kвO Pткз d 1 Kkв K1$Rв$Tн$ Pkзkгkг K1k K1вkвkгKk K1гK1$Rг$Tгз$hкз$hтз$hмPткз := 3.826(1.27)3.2.Давление после турбины компрессора, перед свободной турбинойO p5 з dp3 зPткзp5 з := 4.248 105 Pa(1.28)3.3.Температура после турбины компрессора, перед свободной турбинойO T5 з d Tгз$ 1 K 1K1$hтзk K1гkгPткзT5 з := 1048.
K(1.29)3.4.Коэффициент распределения энергииO nопт dw272$ hрс$Rг$kгkг K1$T5 з$ 1 Kpн$Pткзp3 зnопт := 0.03727K1(1.30)3.5.Давление газа за свободной турбинойO p6 з d p5 з$ 1 K 1 Knопт1Kpнk K1гkгkгk K1гp5 зp6 з := 60320. Pa(1.31)3.6.Степень понижения давления в свободной турбинеp5 зO Pстз dpнPстз := 4.1943.6.Температура газа за свободной турбиной(1.32)O T6 з d T5 з$ 1 K 1 K1k K1гkгPстз$hтзT6 з := 762.6 K(1.33)3.7.Степень понижения давления в турбинеO Pтз d Pткз$PстзPтз := 16.05(1.34)3.8.Степень понижения давления в сопле двигателяO Pсз dp6 зpнPсз := 0.5955(1.35)3.9.Критическая степень понижения давления в соплеO Pскрз dkг C1kгKk K1г2Pскрз := 0.5404(1.36)3.10.Статическая температура газов на срезе соплаO T7 d T6 з Kkг K1kг21 w7$ $Rг 2T7 := 734.1 K(1.37)• 4.Удельные параметры двигателя4.1.Удельная работа турбиныO Nтвуд dkгkг K1$Rг$T6 з$ 1 Kp6 зk K1гkг$hтз$hрp5 зm2s24.2.Удельная эквивалентная работа (учитывая расширение газов в сопле)Nтвуд := 3.045 105(1.38)O Nэуд d 1.1$Nтвуд5Nэуд := 3.350 104.3.Относительный расход топливаm2s2(1.39)cрг$TгзKcрв$T2 зO qтт dZкс$Hu Kcрг$Tгзqтт := 0.02278(1.40)4.4.Удельный расход топлива по эквивалентной мощностиO Cудэ dqт$3600Nэуд$m2s2Cудэ := 0.01075 qт(1.41)4.5.Расход воздуха через двигательO Gв dNeNтвудGв := 9.195kgs(1.42)2.Согласование параметров компрессора и турбиныкомпрессора• 1.запишем некоторые исходные данные для данного расчета1.1.Коэффициент производительности компрессораO GKк d 0.6;GKк := 0.6(2.1)1.2.Приведенная скорость газа на выходе из последней ступени турбиныO l d 0.4 ;l := 0.41.3.
П* (параметр Холщевникова К.В.) из таблицы по формуле 2.2.(2.2)O Пз d 120 ;Пз := 120(2.3)1.4.Коэффициент ?O m d 0.95 ;m := 0.951.5.Окружная скорость на наружном диаметре колеса 1-й ступени компрессораO uк d 479(2.4)m;s(2.5)msuк := 479(2.5)1.6.Предел длительной прочности материала• 2.Расчет2.1.Вычислим параметр q(λ), аналитическим способом.kг C1O q d l/l$21k K1г$ 1KkгK1kг C11k K1г2$l:q l ;0.59252.2. Отношение температур, по которому найдем ПO evalfTн(2.6);Tгз0.2040(2.7)П := 39.00(2.8)2.3.Найдем ПO ПdПзk C1г2$kгm$Pткз;2.4.Вычислим spO sp du2к$GKкq l $П$105;m2s2Окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса на выходе из турбиныO uтср d 0.8$uк;muтср := 383.2sНаружный диаметр рабочего колеса 1-й ступени компрессораsp := 5.954 108O Дк d evalfGв$ Tн0.0318$pн$GKк $m$m14s $K $ mДк := 0.2914 mЧастота вращения ротора двигателя(2.9)(2.10);(2.11)uкO n1 d evalf;p$Дкn1 := 523.31sПереведем частоту вращения из 1/сек в 1/минO n d convert combine (2.12), 'units' , 'units', 1 / min1n := 31400.minПлощадь кольцевого сечения на выходе из последней ступени турбиныO Fт dGв$ T6 зp6 з$q l $0.039$(2.12)(2.13)m;s$ KFт := 0.1822 m2(2.14)Средний диаметр турбины на выходе из последней ступениuтсрO Дтср d evalf;p$nДтср := 0.2331 m(2.15)Высота рабочей лопатки на выходе из турбиныFтO hт d evalf;p$Дтсрhт := 0.2488 m(2.16)СоотношениеO cТвых dДтсрhт;cТвых := 0.9368(2.17)наружный диаметр на выходе из последней ступениO Дт d Дтср Chт;Дт := 0.4819 m(2.18)проверка, отношение диаметровДтO;Дк1.654Диаметр втулки рабочего колеса на выходе из турбиныO Дтвт d Дтср Khт2(2.19);Дтвт := 0.1087 mотносительный диаметр втулки рабочего колеса на выходе из турбины(2.20)O dKвт dДтвтДт;dKвт := 0.2256(2.21)3.Определение основных параметров и расчетосецентробежногового компрессора• 1.входные данные1.1.средняя работа приходящаяся на ступеньJO Hкср d 35000$;kgHкср := 350001.2.относительный диаметр втулкиO dKвт d 0.6;m2s2dKвт := 0.6(3.1)(3.2)1.3.отношение работы центробежного компрессора и общей работыO Hотн d 0.53;Hотн := 0.53(3.3)1.4.Наружный диаметр центробежного колесаO Д2 цбк d 0.378 $ m ;Д2 цбк := 0.378 m(3.4)1.5.Скорость на выходе из последней ступени осевого компрессораmO с3 a d 138$;smс3 a := 138s1.6.Коэффициент полезного действия осевго компрессораO hзос d 0.85;(3.5)hзос := 0.85(3.6)hзцбк := 0.8(3.7)1.7.КПД центробежной ступениO hзцбк d 0.8;1.8.Наружный диаметр колеса центробежного компрессораO Д2 ЦБК d 0.378;Д2 ЦБК := 0.378(3.8)1.9.относительный диаметр втулки на выходе из осевого компрессораO dKвток d 0.81dKвток := 0.81(3.9)1.10.Значение густоты решоткиO tр d 0.6tр := 0.6(3.10)1.11.Скорость потока на выходе из компрессораmO cак d 135smcак := 135s• 2.расчет2.1.полная работа компрессораO Hк dkвkв K1$Rг$Tн$k K1вkвPkзK1$(3.11)1;hкзHк := 4.230 105m2s2(3.12)2.2.работа приходящаяся на осевой компрессорO Hок d Hк$ 1 KHотн ;m2s22.3.работа приходящаяся на центробежный компрессорO НЦБК d Hк KHок;Hок := 1.988 105НЦБК := 2.242 105m2s2(3.13)(3.14)2.4.число ступеней осевого компрессораHокO zк1 d:Hксрzк d trunc zк1 ;zк := 5(3.15)2.5.степень повышения давления осевого компрессораO Pзок d 1 CHок$0.86kвkв K1kвk K1в;$Rв$TнPзок := 5.0692.6.давление и температура за осевым компрессором, соответственно(3.16)O pзок d pн$Pзок;HокTзок d Tн Ckвkв K1;$Rвpзок := 5.135 105 PaTзок := 485.6 K(3.17)2.7.высота рабочей лопатки первой ступени компрессора1 KdKвтO hк1 d Дк$;2hк1 := 0.05828 m(3.18)2.8.Внутренний диаметр на входе в осевой компрессорO Двтвхос d Дк$dKвтДвтвхос := 0.1748 m(3.19)2.9.площади на входе осевого компрессораДк 2O Fвх d evalf p$2Fвх := 0.06670 m2(3.20)2.10.приведенная скорость на выходе из осевого компрессорас3 aO lк d:2$kв$R $Tkв C1 в зокl d lкl := 0.3420(3.21)2.11.найдем q l аналитическим способомO q d l/l$kв C11k K1в2kвK1$ 1Kkв C11k K1в2$l:q l ;0.5134(3.22)2.12.вычисление параметраO mвк dkвRв$2kв C1k C1вk K1в;Km2.13.площадь выходного сечения осевого компрессораmвк := 0.04041s(3.23)O Fвыхос dGв$ Tзокmвк$pзок$q l $0.96Fвыхос := 0.01983 m22.14.наружный диаметр входного сечения центробежного компрессораO Д1 d 0.52$ Д2 цбкД1 := 0.1966 m(3.24)(3.25)2.15.внутренний диаметр входного сечения центробежного компрессораO Д0 dД21 K4$FвыхосPзокД0 := 0.1517 mO(3.26)Д0Д10.77152.16.Наружный диаметр на выходе осевого компрессораO Дквыхос d evalf(3.27)4$Fвыхос;2p$ 1 K dKвтокДквыхос := 0.2710 m2.17.Внутренний диаметр диаметр на выходе осевого компрессораO Двтвыхос d Дквыхос$dKвтокДвтвыхос := 0.2195 m(3.28)(3.29)2.18.Высота лопатки последней ступени таким образом составляетO Дквыхос KДвтвыхос0.0515 m(3.30)2.19.Разница между выходным диаметром осевого компрессора и входным центробежногоO Дквыхос KД1;0.0744 m(3.31)Таким образом, из разницы диаметров, следует, что необходим переходник между осевым ицентробежным компрессором2.20.Средний диаметр на входе в осевой компрессорДвтвхос CДкO Дсросвх d;2Дсросвх := 0.2331 m(3.32)2.21.Средний диаметр на выходе из осевого компрессораДвтвыхос CДквыхосO Дсросвых d;2Дсросвых := 0.2452 m2.22.Средний диаметр осевого компрессора(3.33)O Дсрос dДсросвх CДсросвых2Дсрос := 0.2392 m2.23.Окружная скорость на среднем диаметре колеса 1-й ступени компрессора1 CdKвтокO uср1 d uк$2muср1 := 433.5s2.24.Высота второй лопатки осевого компрессораO hк2 d 0.85$hк1hк2 := 0.04954 m(3.34)(3.35)(3.36)2.25.Хорда лопаткиhк1O bк1 d3.5bк1 := 0.01665 m(3.37)2.26.Радиальный зазор первой ступениO dрк d 2$10K6$Дкdрк := 5.828 10-7 m(3.38)2.27.Чсло лопаток первой ступени турбины3.14$Дк$ 1 CdKвтокO zлк d$tр :2$bк1zлк d trunc zлкzлк := 29(3.39)2.30.Шаг между лопатками первой ступени3.14$Дк KO tвт d$dвтокzлкtвт := 0.02556 m(3.40)2.31.Ширина решетки спрямляющего аппарата 1 ступени компрессораO S1 d 0.8$bк1S1 := 0.01332 m(3.41)2.32.Осевой зазор между лопаточными венцамиO Dx d 0.15$bк1Dx := 0.002498 m2.32.Высота спрямляющего аппарата последней ступениGв$Rв$Tзок11O hk d solve ДкKhк $hк =, hк ;mcак$3.14$pзок m2hk 1hk d:11$m(3.42)hk d hkhk := 0.02186, 0.2695hk := 0.02186 m(3.43)2.33.Хорда лопатки на выходе из компрессораhkO bк d2bк := 0.01093 m(3.44)2.34.Ширина спрямляющего аппарата последней ступени компрессораO Sк d 0.8$bкSк := 0.008744 m(3.45)2.35.Параметры осевого компрессораp1.p5.069T32.3.4.5.итог485.6 K5p35.135 10Gв9.195Дк0.2914 mДвт0.2195 mh0.05828 mS0.01332 mb0.01665 mD10.0024975 mZл29.H1.988 10nк31400.Pakgs50.04371200000m0.03642800000m0.02914400000m0.01148960000m0.01436200000m0.01057440000m0.01321800000m0.009659200000m0.01207400000m0.002154300000m0.001982700000m0.001811100000m34.37.41.0.02186 m0.008744 m0.05378 m0.01093 m0.06723 m0.0016395 m0.01008 m45.m2s21minлинейные размеры компрессора2.37.Осевой размер центробежной ступениp2 зO lцб d 0.0182$C0.16 $Д2 цбкpзокlцб := 0.08354 m(3.46)4.Расчет камеры сгорания1.Исходные данные1.1.Характеристика теплонапряженности КСJO Qжт d 2$1063m $s$Pa1s1.2.Скорость газа в среднем сечении камеры сгоранияmO Cср d 8.9smCср := 8.9s1.3.Внешний диаметр камеры сгоранияO Дпер d 0.529 mДпер := 0.529 mQжт := 20000001.4.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания одного кг топливаO L0 d 14.69 kgL0 := 14.69 kg(4.1)(4.2)(4.3)(4.4)1.5.Расход топливаO Gт d 0.15359kgskgsGт := 0.15359(4.5)2.Расчет2.1.Часовой расход топливаO GТЧ d 3600$GтGТЧ := 553.0kgs0.068071kg(4.6)2.2.Коэффициент избытка воздуха1O adL0$qттa :=qтт(4.7)2.3.Объем жаровой трубыGТЧ$Hu$ZксO Vжт dQжт$p2 зVжт := 0.006836 m32.4.Плотность воздуха на входе в камеру сгорания(4.8)O rкс dp2 зRв$T2 зkgm32.5.Максимальная площадь сечения камеры сгоранияGвO Fмкс drкс$Cсрrкс := 8.495(4.9)Fмкс := 0.1216 m2(4.10)Двнкс := 0.3534 m(4.11)Дсркс := 0.4499 m(4.12)Fжт := 0.09120 m2(4.13)Lжт := 0.07492 m(4.14)2.6.Внутренний диаметр ОКСO Двнкс dД2пер K4$Fмкс3.142.7.Средний диаметрO Дсркс dД2пер CД2внкс22.8.Площадь жаровой трубыO Fжт d 0.75$Fмкс2.9.Длина жаровой трубыVжтO Lжт dFжт5.Расчет турбины компрессора1.входные данные1.1.Параметр 1O Yз d 0.6Yз := 0.6(5.1)l := 0.25(5.2)1.2.Осевая скорость на входе в турбинуO l d 0.252.расчет2.1.Скорость, соответствующая распологаемому адиабатному теплоперепаду турбиныO Cадтз d2$kгkг K1$Rг$Tгз$ 1 K1k K1гkгPткзCадтз := 965.7ms(5.3)2.2.Число ступеней турбины компрессораYз$Cадтз 2O zтк d:uтсрzтк d trunc zтк ;zтк := 22.3.Эффективная работа турбиныkгO Hт d$R $T $ 1 Kkг K1 г гз1Pткз(5.4)$hтзk K1гkг5Hт := 4.242 10m2s22.4.Внутренний диаметр на входе в турбинуO Дтвт0.1087 m2.5.Средний диаметр на входе в турбинуO Дтср0.2331 m2.6.Высота входа в турбинуДтKДтвтO hт d2hт := 0.1866 m(5.5)(5.6)(5.7)(5.8)2.7.Вычислим параметр q(λ), аналитическим способом.O q d l/l$kг C121k K1г$ 1KkгK1kг C11k K1г2$l:q l ;0.38652.7.Кольцевая площадь на входе в турбинуO Fвх0 d evalfGв$ Tгз0.0396$p3 з$q l$(5.9)ms$ KFвх0 := 0.01390 m2Выбираем тип турбины с постоянным средним диаметром, тогда(5.10)2.8.Высота сопловой лопатки на вход в турбинуFвх0O hт d evalfp$Дтсрhт := 0.01898 m(5.11)2.9.Примем что на первую ступень приходится 60% работы а на вторую 40%, тогдаO Hт1 d 0.6$Hт;Hт2 d 0.4$HтHт1 := 2.545 105m2s2m2(5.12)s22.9.Дальнейший расчет выполнен по программе 201 кафедры pr7.exeДАТА :РАС ЧЕ Т1 С Т УПЕ НИТУРБИНЫ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
