Расчет идеального цикла ГТД

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Самарский государственный аэрокосмический университет

имени академика С. П. Королева

Кафедра Теплотехники

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

«расчет идеального цикла гтд»

Вариант № 11

Выполнил: студент

Проверил:  Белозерцев В. Н.

Самара 2009

ЗАДАНИЕ

              Рассчитать идеальный цикл ГТД тягой R при полете с числом М за время τ (час) по заданной высоте Н при температуре Т3 газа перед турбиной. Исходные данные приведены в табл.1, 2, 3, 4, 5. Масса воздуха G = 1 кг. Топливо – керосин Т-2. 

Таблица 1- Исходные данные

Таблица 2- Данные МСА

Таблица 3- Состав топлива

Таблица 4 - Содержание компонентов воздуха

Таблица 5- Молярная масса воздушной смеси

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 22 страниц, 9 таблиц, 2 рисунка, 7 источников, приложения - 2 графика А4

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС, УНИВЕРСАЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ, ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС, ЭНТАЛЬПИЯ, ЭНТРОПИЯ, ТЕПЛОЕМКОСТЬ, ЦИКЛ ГТД, ТЕПЛОТА, ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ.

Определены массовые доли, молекулярные массы, мольные доли, изохорные теплоемкости компонентов воздуха, поступающего в диффузор, газовая постоянная, показатель адиабаты, характеризующие воздух в точке 0 цикла ГТД. Рассчитано оптимальное значение степени сжатия воздуха в компрессоре, обеспечивающее максимально полезную работу цикла для заданного значения температуры Т3. Вычислен потребный коэффициент избытка воздуха  в камере сгорания. Найдены значения массовых и мольных долей компонентов рабочего тела, как смеси  продуктов сгорания и избыточного воздуха; молекулярная масса смеси, плотность, теплоемкость, газовая постоянная и показатель адиабаты, характеризующие смесь при температуре Т3. Результаты расчетов сведены в таблицы.

Рассчитаны параметры состояния в характерных и нескольких промежуточных точках идеализированного цикла ГТД, определены изменения внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоты, удельные работы процессов  и за цикл. Изображен идеальный цикл в p-v и T-S координатах. Рассчитаны энергетические характеристики ГТД.

.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение             

1 Расчет состава рабочего тела цикла              7

1.1 Предварительный расчет состава воздуха              7

1.2 Определение оптимальной степени сжатия в компрессоре              8

1.3 Определение коэффициента избытка воздуха              9

1.4 Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси              10

2   Расчет параметров состояния рабочего тела и энергетических

характеристик двигателя              12

2.1 Расчет параметров состояния  в характерных точках цикла              12

3   Определение калорических величин цикла ГТД              13

3.2  Расчет теплоты процессов и тепла за цикл              13

3.3  Расчет работы процесса и работы за цикл              13

4   Расчет параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения              15

4.1  Расчет для процессов, изображаемых в P-V-координатах               15

4.2  Расчет для процессов, изображаемых в T-S-координатах              15

5   Расчет энергетических характеристик ГТД              17

6   Определение работы цикла графическим путем              18

Заключение             

Список использованных источников             

Приложение А             

Приложение Б             

Условные обозначения и индексы.

C0 — скорость набегающего потока, м/с

C5 — скорость истечения газа, м/с

Cp — изобарная теплоемкость, Дж/кгК

Cv — изохорная теплоемкость, Дж/кгК

G — масса, кг

H — высота, м

k — показатель адиабаты

M — молярная масса, моль

p — давление, Па

q — теплота, Дж/кг

R — удельная газовая постоянная,

R — универсальная  газовая постоянная, Дж/кгК

Rуд — удельная тяга двигателя, м/с

      L — удельная работа;

S — энтропия, Дж/кг

T — температура, К

U — внутренняя энергия, Дж/кг

v — удельный объем, м3/кг

 — коэффициент избытка воздуха

 — изменение параметра

t — термический к. п. д., %

0 — плотность воздуха, кг/м3

 — время, ч

 — параметр (характеристика) относится к воздуху

 — параметр (характеристика) относится к продуктам сгорания

opt – оптимальный;

i – номер компонента, процесса;

ц – цикл;

к – компрессор;

ВВЕДЕНИЕ

Циклы ГТД разделяются на две основные группы: с подводом тепла при p=const и при v=const.

Принципиальная схема ГТД со сгоранием топлива при p=const показана на рисунке 1. Принцип его работы следующий. При полете самолета набегающий поток воздуха поступает в диффузор, сжимается , затем попадает в компрессор 2 , сжимаясь, поступает в камеру сгорания 3, где происходит сгорание топлива, впрыснутого в нее, и подвод тепла. Привод компрессора осуществляется от газовой турбины 4. Пройдя через газовую турбину, продукты сгорания расширяются в реактивном сопле до атмосферного давления, и после истечения изобарно охлаждается в атмосфере.

Поскольку адиабатно сжимаемый в компрессоре воздух и образовавшиеся продукты сгорания, расширяющиеся на лопатках турбины и в сопловом аппарате, имеют различный состав, параметры состояния рабочего тела в различных точках термодинамического цикла должны рассчитываться с учетом этой особенности. Расход воздуха на горение и количество продуктов сгорания определяются уравнениями химических реакций окисления элементов горючего с учетом содержания их в топливе.