Тепловой расчет дизельного двигателя, паровой турбины, термодинамический расчет цикла газотурбинной установки (стр. 5 )

Толщина кромки лопатки принимается S1 = S2 = 1 мм.

Шаг лопаток, м,

(2.26)

Число лопаток рабочего колеса

(2.27)

25

2.2.8.        Определение потерь на трение и вентиляцию, относительного внутреннего КПД и эффективного КПД турбины

Потери на трение и вентиляцию определяются по формуле А. Стодолы, кВт,

(2.28)

где        v3 – удельный объем пара около дисков, м3/кг;

               lср– средняя высота рабочей лопатки, см;

Потери тепла на трение и вентиляцию, кДж/кг,

(2.29)

Потери от утечек пара hут можно принять одного порядка с потерями тепла на трение и вентиляцию .

Влияние влажности оценивается выражением

(2.30)

где         – КПД на окружности с учетом влажности пара;

        – средняя степень сухости пара в процессе расширения, которая может быть определена через по i-S–диаграмме для водяного пара: .

Потери от влажности пара, кДж/кг,

(2.31)

где h7 = h0 – (hс+ hвс+ hл+ hтв+ hут).        

26

Внутренний относительный КПД для сухого пара

(2.32)

и для влажного пара

(2.33)

Относительный эффективный КПД турбины

(2.34)

2.2.9.        Определение действительной мощности на валу турбины

Полученное на основании оценки потерь значение относительного эффективного КПД турбины позволяет определить значение ожидаемой действительной мощности, кВт,

(2.35)

2.2.10. Изображение проточной части

27

В соответствии с полученными в расчете величинами получаем эскиз проточной части турбины (см. рис. 5).

28

Рис.5. Схема проточной части (а) и профилей решеток турбинной ступени (б)

Газотурбинные двигатели
Задание по разделу «Газотурбинные двигатели»

Произвести термодинамический расчет цикла одновального газотурбинного двигателя с регенерацией тепла уходящих из турбины газов. Вычислить значения давлений и температур в основных точках процесса; определить оптимальное значение КПД, максимальное значение удельной работы цикла; выбрать расчетное значение степени повышения давления воздуха в компрессоре рк; определить секундный расход воздуха и часовой расход топлива.

Таблица 4 – Исходные данные к заданию по разделу «Паровые турбины»

Параметр	Значение параметра
Мощность на валу двигателя, кВт	1500
Температура газов перед турбиной, ˚С	750
Температура окружающего воздуха, ˚С	15
Внутренний относительный КПД турбины	0,85
Внутренний относительный КПД компрессора	0,845
Механический КПД турбины	0,98
Механический КПД компрессора	0,98
Степень регенерации	0,52
Сопротивление, Па:
воздушного тракта высокого давления	11600
в том числе:
в камере сгорания	5500
регенератора	4000
газового тракта низкого давления	2400
фильтра и всасывающего патрубка компрессора	1100

Термодинамический расчет цикла газотурбинного двигателя с регенерацией тепла

В качестве независимой переменной расчета выбирается степень повышения давления в компрессоре рк. Для ряда последовательных значений рк (2, 4, 6, 8, 10, 12) вычисляются все характеристики цикла; предельное в этом ряде значение рк выбирается таким, чтобы оно соответствовало области, лежащей за максимальным значением КПД цикла; данные расчета заносятся в таблицы, а затем строятся графики зависимости основных параметров и характеристик цикла от рк.

Произведем расчет для рк равное 2, величины основных параметров при других значениях рк сведем в таблицу 5.

3.2.1.        Давление и температура в основных точках цикла (рис.8), Па и К соответственно:

Рисунок 6 – Схема газотурбинного двигателя с регенерацией тепла

а) перед лопатками компрессора:

       ; ,        (3.1)

где        – давление окружающего воздуха;

30

б) за компрессором:

       ,        (3.2)

;

       ,        (3.3)

где        ;

.

в) перед проточной частью турбины:

       ,        (3.4)

.

г) за проточной частью турбины:

       ,        (3.5)

; 

31

       ,        (3.6)

где        – показатель адиабаты продуктов сгорания;

– степень расширения газа в турбине: ;

.

д) перед камерой сгорания (считаем, что сопротивление выходного и входного патрубка турбины равны между собой):