Министерствообразования и науки Российской Федерации
Пермскийгосударственный технический университет
Аэрокосмическийфакультет
Кафедраавиационных двигателей
Курсовая работа
Расчет и анализидеального цикла газотурбинных двигателей
Выполнил: Борисов Е.А.
Группа Ад-08-2
Проверил: Ошевалов М.А.
2010
г. Пермь
Задание на курсовуюработу
Исходные данные:
Ø Цикл:/>, />
Ø Высотаполета:/>
Ø Скоростьполета: />
Ø Составтоплива: />
Ø Температураперед турбиной: />
Ø Дополнительноезадание:
Рассчитатьэнергетические характеристики цикла с политропным /> сжатием вдиффузоре. Изобразить цикл на тепловой диаграмме. Объяснить причину изменениятермического КПД цикла.
Высота
/>
Температура
/>
Бар. давление
/>
Плотность
/>
Скорость звука
/>
/>
/>
/>
/>
/>
1. Определениепараметров рабочего тела
теплоемкостьгазовый адиабата энтропия
Расчетыпо определению параметров рабочего тела проводят методом последовательныхприближений, так как для расчета коэффициента избытка воздуха aнужнознать значение pс,а также значение показателя адиабаты k,зависящее от состава продуктов сгорания, т.е. опять же от значения a.
Впервом приближении задаемся показателем адиабаты kитеплоемкостью ср, близкими к соответствующим значениям для воздуха.
Зададимся:/>
Определимтеоретически необходимое количество воздуха L0, низшую теплотусгорания топлива Hu
/>,
гдеC, H,O – содержание соответственноуглерода, водорода и кислорода в массовых долях
/>,
гдеC, H,O – содержание соответственно углерода,водорода и кислорода, %
Определимстепень повышения давления
/>,
где/> – скоростьполета, />
/>
Определимкоэффициент избытка воздуха />
/>
Определиммассовый состав продуктов сгорания
/>
/>
/>
/>
Рассчитаемзначения теплоемкостей, показателя адиабаты и газовой постоянной притемпературах /> и /> и находимсреднюю
Притемпературе />
дляCО2 />
дляH2O/>
дляN2 /> />
дляО2 />
/>
Притемпературе />
дляCО2 />
дляH2O/>
дляN2 />
дляО2 />
/>
/>
Определяемудельные газовые постоянные для компонентов рабочего тела
/>
/>
/>
/>
Определяемудельную газовую постоянную рабочего тела
/>
Оценимпогрешность определения показателя адиабаты />
/>
Найденноезначение показателя адиабаты отличается от заданного менее чем на 2%.
2. Определениепараметров состояния в характерных точках цикла. Изменение в процессахвнутренней энергии, энтальпии и энтропии
Параметрысостояния рабочего тела в начальной точке цикла выбираются в зависимости отвысоты полета h.
Давлениепосле компрессора определяем по заданному или рассчитанному ранее значению степениповышения давления pс.
Удельныйобъем газа по найденным значениям давлений и температур находим из уравнениясостояния.
Параметрыв точке 0
/>
/>
Параметрыв точке
2/>
/>
/>
Параметрыточки 3
/>
/>
/>
Параметрыточки 5
/>
/>
/>
Изменениевнутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах
Процесс0-2
/>
/>
/>
Процесс2-3
/>
/>
/>
Процесс3-5
/>
/>
/>
Процесс5-0
/>
/>
/>
Найдемначальное значение энтропии
(принормальных условиях
/>
/>
3. Определение цикловой работы и термического коэффициентаполезного действия
Определимколичество подведенной теплоты
/>
/>
Определимцикловую работу
/>
Определимтермический КПД
/>
4. Изображениецикла на рабочей и тепловой диаграмме
/>
/>
5. Дополнительноезадание
Рассчитатьэнергетические характеристики цикла с политропным /> сжатием вдиффузоре. Изобразить цикл на тепловой диаграмме. Объяснить причину изменениятермического КПД цикла.
Для определенияизменения КПД цикла необходимо пересчитать значения температур во всех точкахцикла с учетом политропного сжатия в диффузоре. При этом принимаем рассчитанныеранее значения степени сжатия в диффузоре и компрессоре.
/>
/>
/>
/>
Найдем теплоемкость вполитропном процессе
/>
Определим подведенную иотведенную теплоту в цикле и КПД
/>
/>
/>
Для того чтобыпостроить /> диаграммунайдем />
/>
/>
Термический КПД циклауменьшился, т.к. сузился диапазон средних температур подвода и отвода теплоты. Средняятемпература подвода теплоты возросла, а средняя температура отвода упала.
Заключение
Был проведен расчет ианализ идеального цикла газотурбинного двигателя, результаты приведены втаблицах, построены тепловые диаграммы P-vи T-sи проведен расчет энергетических характеристик цикла с политропным сжатием вдиффузоре.
Параметры рабочего телав точках цикла
/>
/>
/> 26500 223,2 2,399 2 1695930 671,1 0,11 3 1695930 1280 0,21 5 26500 425,7 4,575
Энергетическиехарактеристики процессов цикла
/>
/>
/> 0-2 351567,468 479139,6 2-3 477916,27 651336,188 690,69 3-5 -670537,449 -913853,18 5-0 -158946,29 -216622,6 -690,69
Список использованнойлитературы
1. МухачевГ.Н. термодинамика и теплопередача / Г.Н. Мухачев, В.К. Щукин. – М.: Высш. Шк.,1991. – 480 с.