Определение параметров газогенератора на расчетном режиме работы двигателя

Этап 2. Расчет характеристик газогенератора и турбокомпрессорного модуля ТРДДсм

Газогенератором называется часть ТРДДсм, включающая КВД, камеру сгорания и турбину высокого давления.

Характеристикой одновального газогенератора называется зависимости степени повышения давления в нем p^*_гг= , степени подогреваt^*_гг= , приведенного расхода воздуха через ГГ G_в.пр.гг, а также степени повышения температуры в рабочем процессе газогенератора D^*_гг= от приведенной частоты вращенияn_вд.пр (или в относительном виде от ).

 

 

Вначаленеобходимоопределить параметры газогенератора (ГГ) на расчетном режиме работы двигателя, необходимые для последующих расчетов:

- степень повышения давления в газогенератореp^*_гг.р= р^*_т.вд /р^*_в.вд;

- степень повышения температуры в газогенератореt^*_гг.р= Т^*_т.вд /Т^*_в.вд;

- степень подогрева рабочего тела в газогенератореD^*_гг.р= Т^*_г/Т^*_в.вд; Для определенияр^*_в.вд,р^*_т.вд,Т^*_в.вд иТ^*_т.вд необходимо построить графики зависимостей этих параметров от p^*_кнд, используя данные, представленные в таблице 1.1. Из полученных графиков (рис. 1.5) при значении p^*_кнд= p^*_{кнд.опт} следует определить значения всех перечисленных выше параметров.

 

 

Рис. 1.5. Зависимости р^*_в.вд, р^*_т.вд,Т^*_в.вд иТ^*_т.вд отp^*_кнд

 

 

1.2.2. Определение положения рабочей точки на характеристике КВД при =0,95

Для расчета характеристик ГГнеобходимо определить положение рабочей линии на характеристике КВД, т. е. геометрическое место точек, удовлетворяющих условию совместной работы элементов ГГ (КВД, камеры сгорания и турбины высокого давления) во всем диапазоне изменения .

Условия совместной работы КВД, камеры сгорания и турбины высокого давления (ТВД) в системе газогенератора выражаются следующими уравнениями:

 

 

Первое из этих уравнений(1.1) следует из баланса расходов воздуха и газа через КВД, камеру сгорания и ТВД, а второе - из условия совместного решения уравнения баланса расходов и баланса работ КВД и ТВД.

Зная все параметры компрессора на расчетном режиме, можно определить значение константыС, а затем, используя уравнение (1.2) и характеристику компрессора, найти положение на ней рабочих точек при различных значениях . Это можно сделать, например, путем перебора значений p^*_квд, соответствующих нескольким точкам на напорной кривой характеристики КВД при данном , определения (по характеристике) соответствующих значений q(l_в.вд), h^*_квд и вычисления для каждой из нихзначенияС,следующего из формулы (1.2). Сравнивая его со значением C₀ на расчетном режиме и добившись их равенства, находится положение рабочей точки при данном . Именно такую процедуру использует ЭВМ при определении положения рабочей линии на характеристике КВД.

Контрольный расчет положения рабочей точки на характеристике КВД вручнуюпроводится только для одного значения =0,95 и выполняется в следующей последовательности.

1. На расчетном режиме КВД определяется значение константыСв формуле (1.2), которое обозначим далее символомС₀. Из формулы (1.2) следует, что

. (1.3)

 

Расчетные параметры КВД, входящие в формулу 1.3, следует определить из характеристики КВД (рис. 1.6)на расчетном режиме его работы (т. е. при =1,0). Расчетный режим КВД на этом рисунке обозначен точкой «Р».Однако лучше эти же параметры определить из текстового файла, полученного в процессе выполнения первого этапа курсовой работы. Ниже приведен фрагмент этого файла, в котором данные КВД при = 1,0 подчеркнуты (см. верхнюю часть этого фрагмента).

 

 

 

Рис.1.6. Выбор точек на характеристике КВД для = 0.95

 

Xарактеристики KВД:

Пи*=13.539 Q(L)B=0.700 KПД*=0.860 Дельта KУ=15.0%

Uк,м/c=400.0 Uкпр,м/с=361.0 Q(LK)=0.406 Fв/Fк=5.192

N пр =0.75 Q(LB) 0.222 0.248 0.294 0.319 0.323 0.323 0.323

Пи* 4.410 4.513 4.778 4.551 4.030 3.403 2.776

КПД* 0.557 0.608 0.714 0.761 0.750 0.705 0.632

N пр =0.80 Q(LB) 0.304 0.339 0.367 0.383 0.384 0.384 0.384

Пи* 6.482 6.584 6.345 5.788 5.018 4.189 3.359

КПД* 0.683 0.746 0.795 0.816 0.796 0.757 0.689

N пр =0.85 Q(LB) 0.397 0.422 0.441 0.449 0.449 0.449 0.449

Пи* 9.084 8.773 8.112 7.175 6.162 5.087 4.011

КПД* 0.784 0.820 0.845 0.849 0.828 0.792 0.730

N пр =0.90 Q(LB) 0.516 0.531 0.542 0.543 0.543 0.543 0.543

Пи* 11.642 10.917 9.896 8.665 7.488 6.237 4.986

КПД* 0.842 0.860 0.871 0.863 0.845 0.815 0.764

N пр =0.95 Q(LB) 0.629 0.638 0.639 0.639 0.639 0.639 0.639

Пи* 13.652 12.651 11.343 9.998 8.732 7.387 6.042

КПД* 0.863 0.871 0.869 0.857 0.840 0.813 0.771

N пр =1.00 Q(LB) 0.698 0.700 0.700 0.700 0.700 0.700 0.700

Пи* 15.523 14.235 12.723 11.210 9.787 8.275 6.762

КПД* 0.862 0.864 0.854 0.840 0.822 0.794 0.753

N пр =1.05 Q(LB) 0.752 0.752 0.752 0.752 0.752 0.752 0.752

Пи* 17.297 15.802 14.108 12.414 10.819 9.125 7.431

КПД* 0.853 0.848 0.837 0.821 0.802 0.773 0.731

 

2. На напорной кривой характеристики КВД, соответствующей приведенной частоте вращения =0,95 (рис.1.6), необходимо выбрать 3 - 4 точки, для каждой из которых определяются соответствующие значения p^*_квд,q(l_в.вд),h^*_квди по ним вычисляется константаСпо следующей формуле

 

. (1.4)

 

Однако удобнее для вычисления константы С необходимые значенияp^*_квд, q(l_в.вд), h^*_квд также определять из приведенного выше текстового файла. Необходимые данные в этом файле при = 0,95 также подчеркнуты.

Результаты расчета значений константыСсводятся в табл.1.3.

 

Таблица 1.3

Параметры	№ точки на напорной ветке КВД приnвд.пр=0.95
p*квд
q(lв.вд)
h*квд
С

 

 

3. По данным таблицы 1.3строитсяграфик зависимости C=f(p^*_к.вд), показанный на рис.1.7.Пересечение на нем горизонтальной линии, соответствующей значению С₀, с линией C = f (π*_к.вд) определяет значение π*_к.вд (т.е. положение рабочей точки) на напорной ветке КВД при =0.95. Затем по характеристике КВД (рис. 1.6) определяется значениеq(l_в.вд) и η*_к.вд, соответствующее этой рабочей точке.

 

 

Рис. 1.7. К расчету положения рабочей точки на

характеристике КВД при =0.95

 

1.2.3. Расчет параметров газогенератора ТРДДсм при =0,95

После определения в пункте 1.2.2 значений p^*_к.вд и q(l_в.вд) на рабочей линии при = 0,95 следует определить соответствующие значения p^*_гг, t^*_гг и D^*_гг при этих же в следующей последовательности.

1. При принятом допущении о постоянстве p^*_т.вд степень повышения давления в газогенераторе p^*_гг = оказывается пропорциональнойp^*_к.вд. Тогда

p^*_гг =p^*_гг.р . (1.5)

В этой формуле и ниже индекс «р» относится к расчетному режиму работы двигателя. Параметры ГГ (p^*_гг.р, D^*_гг.р и τ*_гг.р), соответствующие этому режиму, были рассчитаны выше в пункте 1.2.1, а значения π*_к.вд.р и q(λ_в.вд.р) определяются из характеристики КВД при =1,0 (рис. 1.6).

Однако удобнее эти значения определить из текстового файла по результатам термодинамического расчета, который получен при выполнении первого этапа курсовой работы. Фрагмент этого файла приведен ниже. В нем необходимые расчетные параметры π*_к.вд.р и q(λ_в.вд.р), а также p^*_гг.р, D^*_гг.р и τ*_гг.р подчеркнуты.

 

Pасчетные параметры лопаточных машин:

Пи*к KПД*к Q(L)вTау*к Gв.пр ПИ*т Lт/To*

KHД, ТНД 1.954 0.840 0.850 1.251 371.6 4.319 315.6

KВД, ТВД 12.7910.860 0.7002.246 38.7 3.532 288.1

 

Pасчетные параметры рабочего процесса функциональных модулей:

Пи* Tау* Дельта* Gтч.пр

3.556 3.572 4.663 5746

2. Из уравнения (2.1) следует, что степень подогрева рабочего тела в газогенераторе D^*_гг=Т^*_г/Т^*_в.вд изменяется при изменении частоты вращения КВД пропорционально [p^*_квд/q(l_в.вд)]². Следовательно

 

D^*_гг =D^*_гг.р . (1.6)

 

Постоянствуp^*_твд, т.е. отношению полных давлений перед и за ТВД, соответствует постоянство и отношения температур Т^*_г/ Т^*_в.вд. Тогда

 

t^*_гг =t^*_гг.р . (1.7)