Машиностроение \ Детали машин и основы конструирования

Расчет принципиальных тепловых схем газотурбинных двигателей

Страницы работы

14 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Содержание работы

1 Расчет тепловой схемы

1.1 Выбор тепловой схемы

В современных условиях развития ГТД не имеет смысла рассматривать одновальный ГТД. Поэтому анализ начинается с рассмотрения тепловой схемы двухвального ГТД. Данные расчета сведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ

Обозначения	Варианты
π_к	7,00	10,0	13,0	16,0	19,0	22,0
Р_вх.к	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3
L_к	245,8	307,6	357,3	399,4	436,1	468,9
Т_к	531,4	592,6	641,8	683,4	719,8	752,2
L_твд	258,7	323,8	376,0	420,3	458,9	493,4
Т_твд	1270,1	1213,5	1168,0	1129,5	1095,9	1065,9
π_твд	2,04	2,50	2,96	3,44	3,94	4,47
π_Σ	6,72	9,60	12,49	15,37	18,25	21,13
π_ст	3,29	3,84	4,21	4,46	4,63	4,73
L_ст	345,7	366,5	372,9	372,6	368,8	362,8
L_е	337,7	358,0	364,3	364,0	360,2	354,4
G_в	296,1	279,3	274,5	274,7	277,6	282,2
Q₁	1140,1	1082,3	1035,8	996,5	962,2	931,5
η_e	0,29	0,33	0,35	0,36	0,37	0,38

Из теплового расчета двухвальной ГТУ сделан вывод, что при заданной мощности 100 МВт и температуре после КС 1495 К значение расхода рабочего тела (порядка 290 кг/с) имеет большие значения, что обуславливает большие габариты самой ГТУ. При этом кпд установки при больших значениях степени повышения давления (22 и выше) достаточно высокий – 38%. Однако, с введением регенеративного цикла можно на порядок увеличить значение кпд. Поэтому далее рассматривается регенеративный цикл ГТУ. Данные расчета приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 - Расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов

Обозначения	Варианты
π_к	4,00	6,00	8,00	10,0	12,0	14,0
Р_вх.к	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3
L_к	160,6	221,0	268,2	307,6	341,8	372,0
Т_к	447,1	506,8	553,6	592,6	626,4	656,4
L_твд	169,1	232,5	282,3	323,8	359,7	391,5
Т_твд	1348,0	1292,8	1249,5	1213,5	1182,2	1154,5
π_твд	1,57	1,89	2,20	2,50	2,81	3,12
π_Σ	3,73	5,59	7,45	9,32	11,18	13,04
π_ст	2,37	2,96	3,39	3,72	3,98	4,18
L_ст	276,6	324,6	347,7	359,5	365,1	366,9
L_е	270,2	317,1	339,7	351,2	356,6	358,4
Т_вых	1113,1	1017,1	954,2	908,1	872,2	842,9
Т_р	1019,8	945,6	898,1	864,0	837,8	816,8
G_в	370,1	315,4	294,4	284,8	280,4	279,0
Q₁	687,1	757,1	802,0	834,3	859,0	878,8
η_e	0,39	0,42	0,42	0,42	0,41	0,41

Расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов показывает, что с вводом регенерации кпд установки увеличивается до 41 %, при этом габариты установки по-прежнему остаются большими. Вследствие этого, для увеличения полезной работы, а, следовательно, уменьшения расхода рабочего тела и габаритов ГТУ рассчитан сложный цикл ГТУ. Расчет сложного цикла регенеративной ГТУ с введением промежуточного охлаждения между компрессорами высокого и низкого давления до 348 К приведен в табл. 1.3.

Таблица 1.3 -Расчет тепловой схемы ГТУ сложного цикла с промежуточным охлаждением воздуха между КНД и КВД до 348 К и регенерацией теплоты уходящих газов

Обозначения	Варианты
π_к	8,00	11,0	14,0	17,0	20,0	23,0
π_квд	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3	100,3
π_кнд	3,11	3,65	4,12	4,54	4,92	5,28
Р_вх.к	2,57	3,02	3,40	3,75	4,07	4,36
L_кнд	102,4	122,5	138,4	151,6	162,9	172,9
Т_кнд	389,4	409,3	425,0	438,1	449,3	459,2
L_квд	153,0	178,7	199,0	215,8	230,3	242,9
Т_квд	499,5	524,9	545,0	561,7	576,0	588,5
L_твд	161,9	189,1	210,5	228,3	243,6	257,0
L_тнд	105,4	126,1	142,4	156,0	167,7	177,9
Т_твд	1354,3	1330,6	1312,0	1296,5	1283,2	1271,5
Т_тнд	1262,6	1221,0	1188,1	1160,8	1137,4	1116,8
π_твд	1,54	1,66	1,77	1,87	1,95	2,03
π_тнд	1,36	1,46	1,54	1,62	1,69	1,76
π_Σ	7,23	9,94	12,65	15,36	18,07	20,79
π_ст	3,46	4,10	4,63	5,08	5,46	5,79
L_ст	355,9	383,8	399,9	409,7	415,9	419,7
L_е	344,7	371,8	387,3	396,8	402,8	406,5
Т_вых	962,9	897,7	851,3	815,8	787,1	763,3
Т_р	898,0	845,5	808,4	780,2	757,6	738,9
G_в	290,1	269,0	258,2	252,0	248,3	246,0
Q₁	798,0	847,3	882,1	908,7	929,9	947,5
η_e	0,43	0,44	0,44	0,43	0,43	0,43