Расчет характеристик конвертированной из авиационного двигателя газотурбинной установки по известным характеристикам газогенератора

Лабораторная работа № 4

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК КОНВЕРТИРОВАННОЙ
ИЗ АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ГТУ ПО ИЗВЕСТНЫМ
ХАРАКТЕРИСТИКАМ ГАЗОГЕНЕРАТОРА

Цель работы

1.  Изучить методику расчета характеристик наземных ГТУ, конвер-тированных из авиационных ГТД, по характеристикам газогене-ратора.

2.  Рассчитать дроссельную и климатическую характеристики ГТУ для энергетики по известным характеристикам ГГ и силовой турбины.

3.  Рассчитать внешнюю характеристику ГТУ газоперекачивающего агрегата по известным характеристикам ГГ и силовой турбины.

Общие сведения

В лабораторной работе № 3 спроектированы силовая турбина и выходной диффузор для ГТУ, полученной путем использования газо­генератора ТРДД с известными характеристиками ГГ. Наличие характеристик ГГ и силовой турбины позволяет достаточно просто определять любые характеристики ГТУ. Для ГТУ, обеспечивающего привод электрогенератора, обычно используются дроссельная и кли­матическая характеристики. Для приводной ГТУ ГПА используется внешняя характеристика.

В данной лабораторной работе для получения характеристик ГТУ используются характеристики ГГ ТРДД, полученные в процессе вы­полнения лабораторной работы № 1, и характеристики силовой тур­бины, спроектированной при выполнении лабораторной работы № 3.

Характеристики турбины в безразмерном виде представлены на рис. 4.1. В качестве масштаба обезразмеривания использованы значения параметров на расчетном режиме работы турбины:

                                              ;                                            (4.1)

                                              ;                                            (4.2)

                                     ;                                   (4.3)

                           .                         (4.4)

Расчет характеристик ГТУ по известным характеристикам ГГ и силовой турбины состоит в определении мощности и удельного расхода топлива ГТУ на нескольких режимах работы. На каждом режиме расчет можно разделить на три этапа:

–  определение параметров потока перед силовой турбиной с помощью характеристик ГГ;

–  определение КПД силовой турбины и расхода газа с по­мощью характеристик силовой турбины;

–  вычисление мощности и эффективного КПД (или удельного расхода топлива) ГТУ.

Необходимо отметить, что сложность расчета зависит от режима течения в решетках профилей силовой турбины.

Расчет существенно упрощается, когда реализуется режим «запирания» в какой-либо решетке. Тогда параметр расхода силовой турбины , при этом сохраняется неизменной степень понижения полного давления в турбине турбо­компрессора (ГГ)  Это делает характе­ристику ГГ однопараметрической (не зависящей от ) и не создает трудностей при определении .

При докритических режимах течения в межлопаточных каналах силовой турбины величины  и  находятся из условия ра­венства расходов газа через турбину ГГ и силовую турбину, что требует применения дополнительной процедуры расчета. Кроме того, для расчета характеристик ГТУ необходимо иметь двухпара­метрическую характеристику ГГ:

                                                                                      (4.5)

                                                                                      (4.6)

                                                                              (4.7)

                                                                                (4.8)

Параметры потока перед силовой турбиной определяются с по­мощью известных характеристик ГГ по величине  (см. лаб. работу № 1) и коэффициента сохранения полного давления во входном устройстве :

                                         ,                                       (4.9)

                                            .                                        (4.10)

При  расход газа через силовую турбину опреде­ляется формулой

           ,       (4.11)

где  – полные давление и температура воздуха перед ГГ ТРДД на расчетном режиме.

Для определения режима работы силовой турбины (рабочей точки на характеристике турбины) необходимо найти  и .