Этап 1. Термодинамический расчет и расчет размеров проточной части ТВаД

Порядок расчета эксплуатационных характеристик ТВаД

Программой, введенной в ЭВМ, предусмотрен поэтапный порядок проведения расчетов по определению параметров и характеристик двигателя.

Этап 1. Определение параметров двигателя на расчетном режиме (его термодинамический расчет), расчет характеристик компрессора и определение основных размеров элементов проточной части двигателя.

Этап 2. Построение рабочей линии на характеристике компрессора и расчет характеристик газогенератора (турбокомпрессорного модуля).

Этап 3. Расчет и построение линии предельных режимов работы двигателя и формирование программы управления двигателя на максимальном режиме.

Этап 4. Расчет эксплуатационных характеристик двигателя (высотных, дроссельных и климатических).

3.1.1. Выбор значения π*_к.р и типа компрессора

Выбор значения π*_кна расчетном режиме должен основываться на анализевалянияπ*_кна габариты двигателя и его экономичность. Для этого необходимо:

– рассчитать (на калькуляторе) значения удельной мощности двигателяN_еуд и удельного расхода топлива С_едля нескольких значенийπ*_кпри заданных исходных данных;

– построить по результатам этого расчета график зависимостиN_еуди С_еотπ*_к и, анализируя его, выбрать расчетное значение π*_к.

При этом надоучесть, что максимуму N_еуд(т.е. π*_к = π*_к.опт ) соответствует минимум потребного (для получения заданной мощности двигателя)расхода воздуха и соответственно минимум габаритных размеров и массы двигателя. Но для достижения максимальной экономичности двигателя (минимумаС_е) необходимо иметь существенно более высокое значение π*_к. Выбор компромиссного (из этих двух) расчетного значения π*_кдолжен, вообще говоря,производиться с учетом совместного влияния этих факторов на массу, дальность полёта и другие параметры вертолёта. Но в данной курсовой работеследует ориентировочно выбратьπ*_кнесколько выше π*_к.опт, учитывая, чтопри увеличении π*_к (по сравнению с π*_к.опт) вначале N_еудпочти не снижается, тогда как С_езаметно уменьшается. И лишь при значительном увеличенииπ*_кстановится заметным снижение удельной мощности двигателя.

Проведение детального расчета зависимости N_еуди С_еотπ*_кна калькуляторе с учетом всех потерь, отбора воздуха от компрессора и т.д. потребовало бы значительного времени. Поэтому, учитывая приближенность выбораπ*_к, в данной работе рекомендуется провести приближенный расчет значенийN_еудиС_епри различных π*_к, задавшись значениями КПД процессовсжатия и расширения для термодинамического цикла двигателя с рассматриваемыми исходными данными, а для учета различия теплоемкостей воздуха ипродуктов сгорания ввести (как это принято делать при анализе реальныхциклов ГТД) коэффициент , значение которого зависит от π*_к,Т_НиТ*_г.При выборе π*_кдляТВаД можно принять = 1,03 … 1,05, причем более высокие значения относятся к двигателям с более высокойТ*_г.

При этом значение η_с надо принять на 2 … 3 % ниже, чем КПД компрессора (для учета потерь в ПЗУ), а значение η_рположить равным 0,84 …0,86, т.е. заметно меньшим, чем обычные значения КПД турбин, для учета

гидравлических и тепловых потерь в камере сгорания и потерь с выходной

скоростью в свободной турбине.

Далее, задавшись 5-ю …6-ю значениями π*_к (с примерно равными промежутками) в диапазоне, зависящим от расчетного значенияТ*_г (см. таблицу 3.1), надо выполнить (для каждого из этих π*_к) расчеты удельных параметровТВаД, сведя их в таблицу по типу таблицы 3.2. При этом значенияkи R прирасчетах циклов ГТД, как известно, принимаются как для воздуха, т.е.k= 1,4иR = 287 Дж/(кг·К).

Таблица 3.1

Т*г.р, К	1200 … 1300	1300 … 1400	1400 … 1600	> 1600
π*к	6 … 16	8 … 20	9 … 24	10 … 30

Таблица 3.2

Выбор расчетного значения π*_к

Заданы: Т_нр = _____ К; Т*_г.р =_____ К; Δ = Т*_г.р /Т_нр = _____; σ_вх =____;

η_г = ____;Hu=______ кДж/кг.Приняты:η_с = ____; η_р = ____; = _____.

	π*к
	π =π*кσвх
	е =
	, кВт/(кг/с)
	, К
	сп=(0,883+0,000209∙(Т^*г+0,48Т^*к)), кДж/(кг×К)
	Q=сп(Т*гр-Т*к), кДж/кг
	, кг/(кВт∙ч)

По данным таблицы 3.2 следует построить график зависимости N_еудиС_еотπ*_к (по типу рис. 3.2) и, анализируя его, выбрать рациональное значениеπ*_кна режиме висения. (При этом не следует пересчитывать таблицу, если минимум Се оказался не достигнутым в принятом диапазоне значений π*_к).

Рис. 3.2. К выбору π*_к.рдляТВаД

Выбранное значениеπ*_к желательно согласовать с преподавателем.

Далее необходимо выбрать схему компрессора (т.е. число каскадов внём и их тип). Опыт применения компрессоров различного типа в ТВаД показывает, что рациональная (с точки зрения массы и стоимости) схема компрессора зависит от расчетной мощности двигателя и расчетного значенияπ*_к. Примерная рекомендация по выбору схемы компрессора ТВаД в зависимости от его расчетной мощности иπ*_к.рдана на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Выбор типа и числа каскадов компрессора ТВаД

Если согласно этой рекомендации компрессор должен быть однокаскадным осевым, то при расчетном значенииπ*_к, превышающем 6 … 6,5, егоследует принимать регулируемым. Если компрессор должен быть двухкаскадным (осевым или осецентробежным), то рекомендуется приниматьπ*_КНД несколько более высоким, чем π*_КВД, а именно:

π*_КНД.р = (1,05... 1,15) ; π*_КВД.р = π*_к.р / π*_КНД.р.

Эти значенияπ*_КНД.ри π*_КВД.рможно несколько округлить (для удобствапоследующих расчетов), выбрать значения остальных параметров (предусмотренных заданием на курсовую работу) и согласовать их все с преподавателем.

Дата добавления: 2014-12-27