Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра Прикладной механики

Дисциплина: «Тепловые двигатели»

 

Курсовая работа

 

«Расчет газотурбинного двигателя при постоянном давлении»

Выполнил:студент группы ЭНС-04-2

Иванов А. К.

Проверил:

канд. техн. наук, доцент

Пимштейн Л. А.

Иркутск 2009

 

Содержание

Введение

Задание на расчёт

Исходные данные

Расчёт газотурбинного двигателя

Заключение

Литература

 

Введение

Газовые турбины лишены ряда недостатков, присущих поршневым двигателям внутреннего сгорания. Наличие кривошипно-шатунного механизма у поршневых двигателей внутреннего сгорания ограничивает их число оборотов и поэтому мощность одного цилиндра получается относительно, небольшой. Для увеличения мощности применяют многоцилиндровые двигатели внутреннего сгорания, обладающие значительными габаритами и весом. У поршневых двигателей внутреннего сгорания невозможно осуществить в цилиндре полное адиабатное расширение рабочего тела до давления окружающей среды, что приводит к потерям полезной работы.

Газовые турбины не имеют кривошипно-шатунного механизма и могут выполняться с высокими числами оборотов, что позволяет сосредоточить в отдельных агрегатах большие мощности при сравнительно небольших габаритах и весе.

У турбинных двигателей осуществляется полное расширение рабочего тела, что заметно увеличивает их термический к. п. д.

Процесс преобразования тепловой энергии в механическую у турбинных двигателей принципиально отличен от поршневых двигателей.

Рабочее тело - газы, образующиеся при сгорании топлива в особых камерах сгорания, куда подводится сжатый воздух, поступают в сопла турбины.

Cхема простейшего (одновального) ГТД со сгоранием топлива при р=Const: К-компрессор; КС- камера сгорания; ГТ- газовая турбина; Р- редуктор.

Задание на расчёт

Для газотурбинного двигателя рассчитать:

1) основные показатели во всех основных точках цикла;

2) количество теплоты участков;

3) изменение параметров , , ;

4) работу каждого процесса;

5) термический КПД цикла через характеристики цикла.

 

Исходные данные

 

ГТД с подводом при P=const

Р₁ = 0,09 МПа

t₁ = 10⁰ C

β_с = 6,5

ρ = 2,3

C_P = 1 кДж/(кг·К);

C_V = 0,713 кДж/(кг·К);

R = 287 Дж/(кг·К);

k = 1,4

Термодинамический циклы ГТД со сгоранием при р=Const в координатах PV и TS

Расчёт газотурбинного двигателя

 

1. Рассчитываем основные показатели во всех основных точках цикла:

Точка 1:

 

МПА

К

 

·

 

 

 

Точка 2:

 

 

  

 

 

 

 

 

 

Точка 3:

 

 

 

 

 

 

 

Точка 4:

 

 

 

 

 

 

 

 

№	P,МПа	V,м3	T, К	u,	i,	S,
1	0,09	0,902	283	201,8	283	66,3
2	0,585	0,237	483,11	344,46	483,11	66,3
3	0,585	0,545	1111	792,3	1111	902,5
4	0,09	2,076	650,9	464,1	650,9	902,5

 

2. Определим количество теплоты участков:

1-2:

2-3:

3-4:

4-1:  

 

3. Определим изменение параметров , ,  для процессов.

 

Процесс 1-2:

 

 

 

 

Процесс 2-3:

 

 

 

 

Процесс 3-4:

 

 

 

Процесс 4-1:

 

 

 

 

4. Определим работу каждого процесса

 

1-2:  

 

2-3:  

 

3-4:

 

4-1:

 

№	l, Дж	q, кДж	Δu,	Δi,	ΔS,
1-2	-143578,9	0	142,66	200,11	0
2-3	228747,6	627,8	447,8	627,8	836,2
3-4	380447,2	0	-328,2	-460,3	0
4-1	-134000,3	-367,9	-262,3	-367,9	-836,2

 

 

5. Определить термический КПД цикла через характеристики цикла.

Полученное значение КПД сравнить со значением, определенным по формуле:

 

 

 

 

 

Заключение

В курсовой работе был произведён расчёт газотурбинного двигателя с подводом при постоянном давлении. Были рассчитаны технические показатели в основных точках цикла, количество теплоты, изменение параметров, а также термический КПД через характеристики цикла.

 

Литература

1. Тепловые двигатели: учебник для ВУЗов ж\д транспорта / А.В. Ефимов, А.Г. Галкин.- М: УМК МПС России, 2000. - 512с.

2. Китушин В.Г.Тепловой расчёт двигателей.- М.: Высшая школа, 1984. – 256с.