Министерствообразования и науки Российской Федерации.
Самарскийгосударственный аэрокосмический университет
Имениакадемика С. П. Королёва
Кафедратеории двигателей летательных аппаратов
Расчётно-пояснительнаязаписка к курсовой работе
Вариант 12
Выполнил:
Студент Быков В. А.,гр242а.
Проверил:
г. Самара2010
РЕФЕРАТ
Курсовая работа
Пояснительная записка: стр.,рис., табл., источника.
Газовый поток, компрессор,камера сгорания, турбина, сопло.
В курсовой работевыполнен расчёт авиационного двигателя
Содержание
Исходные данные для расчёта
Принятые обозначения
Введение
Компрессор наружного контура (вентилятор)
Компрессор низкого давления
Компрессор высокого давления
Камера сгорания
Турбина высокого давления
Турбина низкого давления
Удельные параметры двигателя и часовой расход топлива
Проектный расчёт основных параметров компрессора высокогодавления. Расчёт диаметральных размеров компрессора ВД
Заключение
Список использованной литературы
Исходные данные длярасчёта
/>
Принятые обозначения
G – массовый расход кг/с.
P – давление, кПа, тяга, кН.
T – температура, К.
/> - плотность, кг/м3,степень реактивности.
/> - коэффициент восстановления полногодавления.
/> - степень повышения давлениярабочего тела.
L – удельная работа, кДж/кг.
/> - коэффициент полезного действия.
U – окружная скорость м/с.
R – радиус м, газовая постояннаякДж/кг*К.
D – диаметр м.
/> - приведенная скорость.
w – относительная скорость м/с.
c – абсолютная скорость м/с.
a – скорость звука м/с.
/> - угол потока в относительном движенииград.
/> - угол потока в абсолютном движении,град.
F – площадь м2.
/> - приведённая плотность тока.
/> - угол изгиба лопатки, град.
/> - угол поворота потока, град.
t – шаг решётки профилей, мм.
b – хорда профиля, мм.
b/t – густота решётки.
z – число лопаток.
/> - угол установки профиля в решётке,град.
/> - угол отставания потока в решётке,град.
n – частота вращения, мин-1.
m – степень двухконтурности.
Введение
Проводится расчётдвигателя JT9D20. В данной работе проведён расчёт основныхтермогазодинамических характеристик двигателя, а также расхода, температуры,число оборотов ротора. Частично рассчитана геометрия канала компрессора.
Компрессор наружногоконтура (вентилятор)
1. Расход через наружный контур:
/>
2. Степень повышениядавления в вентиляторе: />
3. Уточняется КПДвентиляторных ступеней: тип ступени вентилятора трансзвуковой т.к. /> Принимаем />, тогда />
4. Давление завентилятором: />
5. Работа сжатия воздухав вентиляторе:
/>
6. Температура воздуха навыходе из вентилятора:
/>
Компрессор низкогодавления.
7. Расход воздуха черезвнутренний контур:
/>
8. Степень повышениядавления в контуре задана: />
9. КПД компрессоранизкого давления задан: />
10. Работа сжатия воздухав компрессоре НД:
/>
11. Температура воздухана выходе из компрессора НД:
/>
12. Давление воздуха навыходе из компрессора НД:
/>
Компрессор высокогодавления.
13. Давление на входе вкомпрессор высокого давления:
/>
14. Температура на входев компрессор ВД: />
15. Степень повышениядавления в компрессоре ВД задана: />
16. КПД компрессора ВДзадан: />
17. Работа сжатия вкомпрессоре ВД:
/>
18. Температура воздухана выходе из компрессора ВД:
/>
19. Давление на выходе изкомпрессора ВД:
/>
Камера сгорания.
20. Температура газаперед турбиной, задана: />
21. Коэффициент полнотысгорания: />
22. Величина относительногорасхода топлива:
/>
где qmo определяется по графику зависимости />
23. Определим расходвоздуха на килограмм топлива:
/> - расход топлива в сек.
/> - кг воздуха/кг топлива.
Величина коэффициентаизбытка воздуха:
/>
24. Определимотносительный расход воздуха на охлаждение турбины по зависимости от />. Притемпературе в 1440К, />
Расход воздуха черезкамеру сгорания:
/>
25. Расход топлива: />
26. Коэффициентвосстановления полного давления в КС задан: />
Турбина высокогодавления.
27. Давление на выходе изКС:
/>
28. Расход газа черезтурбину ВД:
/>
29. Работа, совершаемаягазом в турбине ВД:
/>
30. Температура газа затурбиной ВД:
/>, где />
31. КПД турбины ВД задан:/>
32. Степень понижениядавления в турбине ВД:
/>
33. Давление газа навыходе из турбины ВД:
/>
Турбина низкого давления.
34. Расход газа черезтурбину низкого давления:
/>
У нас температура более1200К, поэтому выбираем GВохлНД по зависимости />
35. Работа газасовершаемая в турбине НД:
/>
36. КПД турбины низкогодавления задано: />
37. Степень понижениядавления в турбине НД:
/>
38. Давление за турбинойНД:
/>
39. Температура газа затурбиной НД:
/>
Мой ТРДД JT9D20 не имееткамеру смешения перед соплом.
47. Расход через сопловнутреннего контура:
/>
48. Степень понижениядавления в сопле внутреннего контура:
/>
49. Скорость истечениягаза из сопла внутреннего контура:
/>/>
50. Приведённая скоростьна выходе из сопла внутреннего контура:
/>
51. Величина эффективнойплощади выходного сопла внутреннего контура:
/>
52. Степень понижениядавления в сопле наружного контура:
/>
53. Скорость истечениягаза из сопла наружного контура:
/>
/>
54. Приведённая скоростьна выходе из сопла наружного контура:
/>
55. Величина эффективнойплощади выходного сечения сопла наружного контура:
/>
Удельные параметрыдвигателя и часовой расход топлива.
56. Величина удельнойтяги:
/>/>
57. Удельный расход топлива:
/>
58. Часовой расходтоплива:
/>
В результате выполнениятермогазодинамического расчёта основные узлы ТРДД – лопаточные машины –характеризуются следующими параметрами:
Вентилятор: /> /> />
/> /> />
Компрессор НД: /> /> />
/> /> />
Компрессор ВД: /> /> /> />
/> /> />
Турбина ВД: /> /> /> />
/> /> /> /> />
/> />
Турбина НД: /> /> />
/> /> /> /> />
/> /> />
Проектный расчёт основныхпараметров компрессора высокого давления.
Расчёт диаметральныхразмеров компрессора ВД.
59. Выбирается величинаосевой скорости С1а на входе в компрессор ВД. Обычный диапазон /> Для примерарасчёта принимаем:
/>
60. Приведённаяабсолютная скорость на входе в компрессор ВД:
/>
Т.к. входногонаправляющего аппарата нет, принимаем />. Значение коэффициентанеравномерности потока КС выбирается из диапазона 0,97…0,98. Дляпримера расчёта примем КС=0,98. По /> находим />.
61. Необходимая кольцеваяплощадь на входе в компрессор ВД:
/>
62. Выбирается величинаскорости С3 на выходе из компрессора. Обычно /> Для расчёта принимаем />
63. Приведённаяабсолютная скорость на выходе из компрессора:
/>
Для /> значение />
64. Кольцевая площадь навыходе из компрессора ВД:
/>
65. Выбираетсяотносительный диаметр втулки на выходе из компрессора ВД. Обычно для ТРДД d3=0,87…0,92.В нашем примере принимаем d3=088.
66. По прототипу определяетсяформа проточной части. (Dk=const, DCP=const, DBT=const).Относительный диаметрвтулки на входе:
Принимаем для расчёта DВТ=const.
/>
/>
67. Наружный диаметрвходного сечения компрессора ВД:
/>
68. Внутренний диаметрвходного сечения компрессора ВД:
/>
69. Высота лопатки навходе в компрессор ВД:
/>
70. Наружный диаметр навыходе из компрессора:
/>
71. Внутренний диаметркомпрессора ВД в выходном сечении:
/>
72. Высота лопатки навыходе из компрессора:
/>
73. Средний диаметркомпрессора НД:
/>
/>
/>
74. Назначается окружнаяскорость U1K на наружном диаметре первой ступени компрессора ВД иопределяется частота его вращения.
Принимаем U1Ккак для дозвукового компрессора U1K=350м/с. Тогда:
/>
75. Проверяем оптимальнойзначение коэффициента расхода. Для первой ступени /> должна быть в диапазон 0,6…0,9.
/>
Величина /> попадает в заданныйпромежуток 0,6…0,9 всё нормально.
Для последних ступенейкомпрессора обычно /> У меня:
/>
Результат удовлетворяетусловию />
76. Определяетсяпредварительное значение числа ступеней компрессора. Для этого среднийкоэффициент затраченного напора ступени компрессора ВД /> Для дозвуковой ступенипринимаем: />
Потребное число ступеней:
/>
Построениемеридионального сечения проточной части компрессора ВД.
77. Ширина венца лопатокпервой ступени определяется по величине удлинения />, где S1 – шириналопаток первой ступени у втулки, а /> - удлинение лопатки. Длядозвуковой части ступени /> Принимаем />
/>
78. Ширина лопатоквходного направляющего аппарата также определятся через величину удлинения,которая определяется диапазоном /> Принимаем /> />
79. Ширина лопатокпервого направляющего аппарата у втулки:
/> />
80. Величина удлинениярабочих лопаток последних ступеней выбирается из диапазона /> Принимаем />
81. Ширина венца рабочихлопаток последней ступени:
/>
82. Удлинение выходногонаправляющего аппарата последней ступени, являющегося силовым элементомконструкции /> Принимаем />
83. Ширина венцанаправляющих лопаток последней ступени.
/>
84. Осевой зазор междуВНА и лопатками РК, а также осевой зазор между лопатками РК и НА обычнопринимают равным />.
Примем /> Осевой зазор между РК иНА первой ступени тот же, т.е. />
85. Осевой зазор между РКи НА последней ступени:
/>
86. Радиальный зазормежду торцами рабочих лопаток и корпусом обычно выбирают в диапазоне />
Для первой ступенипринимаем />
Для последней ступенипринимаем: />
Заключение
Проведён расчёт двигателяJT9D20 его основных термогазодинамических характеристик, а также расхода,температуры, число оборотов ротора. Рассчитана геометрия канала компрессора.Построены графики изменения ширины венца лопаток по ступеням каскада. Проведенопостроение проточной части компрессора ВД.
Список использованнойлитературы
1) Методическая литература:«Газодинамическое проектирование ТРДД с элементом термогазодинамического расчётадвигателя.» Н. Т. Тихонов, Н. Ф, Мусаткин, В. С. Кузьмичёв, Самара гос.Аэрокосм. Университет 1997, 52с..
2) Кузьмичёв, Трофимов «Проектныйрасчёт основных параметров авиационного ГТД». Куйбышев КУАИ 1984г.
3) Белоусов, Мусаткин «Проектныйтермогазодинамический расчёт основных параметров авиационных лопаточных машин».
4) «Иностранные авиационные ГТД»справочник ЦИАМ.