пояснительная записка (Готовый курсовой проект 1)
Описание файла
Файл "пояснительная записка" внутри архива находится в папке "Готовый курсовой проект 1". Документ из архива "Готовый курсовой проект 1", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "теория и проектирование турбонасосных агрегатов" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "теория и проектирование турбонасосных агрегатов" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "пояснительная записка"
Текст из документа "пояснительная записка"
Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:
«ТЕОРИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТУРБОНАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ»
Руководитель: Бобров А.Н.
Студент: Антонов Ю.В.
Группа: Э1-82
Кафедра «Ракетные двигатели»
Москва 2007г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Исходные данные | 3 |
Баланс мощностей ТНА | 4 |
Расчёт насоса окислителя | 5 |
Расчёт шнека | 5 |
Расчёт центробежного колеса | 8 |
Кольцевой входной патрубок | 10 |
Расчёт спирального сборника | 10 |
Определение потерь энергии, КПД, мощности | 11 |
Расчёт энергетических характеристик насоса и шнека | 12 |
Расчёт насоса горючего | 19 |
Расчёт газовой турбины | 24 |
Расчёт соплового аппарата | 25 |
Параметры потока на выходе из колеса | 27 |
Определение работы, мощности и КПД турбины | 30 |
Построение i-s диаграммы | 31 |
Расчёт элементов ТНА | 34 |
Список литературы | 35 |
Исходные данные
Соотношение компонентов в камере
Соотношение компонентов в газогенераторе
Давление на входе в насос окислителя
Давление на входе в насос горючего
Схема двигательной установки – с дожиганием.
Аналог двигательной установки – РД - 146
Баланс мощностей ТНА
Согласно формулам, приведённым в [1] рассчитаем следующие параметры двигательной установки:
1. Суммарный массовый секундный расход:
2. Массовый секундный расход окислителя:
3. Массовый секундный расход горючего:
Для решения уравнения баланса зададимся следующими величинами:
- КПД насоса окислителя
- Давление на выходе из турбины ( ):
- Давление на входе в турбину, в зависимости от давления в газогенераторе находится из соотношения ( ):
- Давление на выходе из насоса окислителя, в зависимости от давления в газогенераторе ( ):
- При расчёте давления на выходе из насоса горючего необходимо выбрать большее из следующих давлений:
- Суммарный расход на привод турбины:
Стехиометрическое соотношение компонентов определим по формуле: , тогда коэффициент избытка окислителя в газогенераторе и камере сгорания найдём из соотношений:
По результатам термодинамического расчёта в программном комплексе «Астра» (приложение 1) получаются следующие параметры газовой смеси:
Графически решая уравнение баланса мощностей:
находим давление в газогенераторе , тогда
Значения мощностей и напоров насосов, для найденного значения давления в газогенераторе, приведены в таблице 1.
Напор насосов окислителя и горючего определяются по формуле:
Расчёт насоса окислителя
Расчёт насоса окислителя начнём с расчёта шнека. Ниже представлена непосредственно методика самого расчёта, основные результаты приведены в таблице 1.
Расчёт шнека
Допускаемый срывной кавитационный запас:
Значение располагаемой энергии на входе:
Объёмный расход компонента:
Максимальная угловая скорость вращения вала:
Так как насос окислителя имеет неконсольное расположение, то сначала определяется значение коэффициента диаметра втулки шнека:
затем по графикам, приведённым в [1], находится значение коэффициента , и по определяется втулочное отношение .
Зная втулочное отношение , и найдя соответствующее значение коэффициента , определим коэффициент диаметра шнека:
Основные размеры шнека:
Задавшись коэффициентом определим диаметр входа в центробежное колесо и средний диаметр входных кромок :
Окружная скорость на среднем диаметре:
Осевая скорость на входе в шнек:
Условие одновременного срыва запишем в следующем виде:
, , , из условия одновременного срыва находим оптимальную закрутку потока .
Угол потока на выходе из шнека:
Угол атаки на среднем диаметре:
Задавшись густотой решётки , углами и числом лопаток шнека , определим осевую длину шнека:
Поверочный кавитационный расчёт
Задавшись величинами и , поверочный кавитационный расчёт будем проводить в соответствии с формулой:
Расчёт центробежного колеса
Зададимся соотношением площадей выхода из шнека и входа в центробежное колесо: . Из расчёта шнека известны диаметры и .
Скорости на входе в центробежное колесо:
Угол потока на входе в колесо:
Задавшись углом атаки , найдём входной угол лопаток:
Для дальнейшего расчёта зададимся следующими параметрами (значения приведены в таблице 1):
- коэффициент влияния конечного числа лопаток
Окружная скорость на выходе из центробежного колеса в первом приближении определяется по формуле:
, тогда диаметр колеса на выходе равен
Напор насоса при бесконечном числе лопаток:
Задавшись отношением площадей , найдём угол :
Так как отношение меньше 0,55 (см. табл. 1), то окружная скорость во втором приближении будет равна: уточнение диаметра , ведётся по формуле приведённой выше. Значения диметра и скорости, полученные во втором приближении, отличаются от аналогичных, полученных в первом приближении на 3%, из этого следует, что их можно принять в качестве основных, не проводя дальнейшего уточнения.
Меридиональная составляющая скорости на выходе из колеса:
Окружная составляющая скорости на выходе из колеса при бесконечном числе лопаток:
С учётом конечного числа лопаток, окружная составляющая скорости будет равна: .
Кольцевой входной патрубок
Входной диаметр подвода:
Расчёт спирального сборника
Спиральный сборник предназначен для сбора жидкости, выходящей из колеса, и направления её в магистраль.
Основным размером отвода является площадь входа в конический диффузор – площадь горла отвода (значением задаёмся):
- ширина колеса с дисками, - ширина спирального сборника, , ,
- высота горла, - скорость потока в горле.
Определение потерь энергии, КПД, мощности
Гидравлический КПД
Для определения гидравлического КПД воспользуемся формулой:
, где , - коэффициент потерь центробежного колеса, - доля энергии, передаваемой жидкости за счёт циркуляционного обтекания лопаток потоком, - коэффициент потерь в отводе.
Расходный КПД
Расчёт расходного КПД будем проводить в соответствии с формулой:
, где , - гидравлический КПД центробежного колеса, - гидравлический КПД отвода, , значения всех коэффициентов, входящих в формулу приведены в таблице 1.
Дисковый КПД
, где - мощность дискового трения, , - коэффициент трения диска, .
Внутренний КПД
Внутренний КПД найдём как произведение:
Механический КПД
Механический КПД примем равным:
Полный КПД
Расчёт энергетических характеристик насоса и шнека
Напорная характеристика насоса
Построение напорной характеристики будем проводить в соответствии с формулой:
где и - напор и расход соответственно на расчётном режиме.
КПД – характеристика
где - мощность гидравлического торможения.
Мощностная характеристика
Построение мощностной характеристики будем вести в соответствии с формулой: .
Напорная характеристика шнека
Теоретическая напорная характеристика описывается зависимостью:
где - расходный параметр шнека, график строится по двум точкам, при и .
При построении действительной характеристики шнека зададимся значением , тогда .
На режиме , напор будет отрицательным за счёт гидравлических потерь на трение, определяемых оп формуле:
где - длина лопатки, - гидравлический диаметр, , - относительная скорость в межлопаточном канале на режиме , - высота лопаток шнека. В результате на режиме , получаем точку , для режима : .
Срывная кавитационная характеристика
Срывная кавитационная характеристика – это зависимость напора насоса от давления на входе.
Давление на входе в насос, при котором возникает кавитация, но напор насоса ещё не изменяется, определяется по формуле:
где - относительная скорость потока на входе в шнек на среднем диаметре, - коэффициент кавитации, соответствующий начальной стадии развития кавитации в шнеке.
Давление, характеризующее критический режим, при котром начинается снижение напора: