книги / Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок.-1
.pdfя-1 >\
(9.9)
Як
Для расчета параметров воздуха в сечении к-к, а также па раметров газа в проточной части турбины необходимо опреде
лить тс^вд и £квд по формулам:
(9.10)
Этих данных достаточно для определения Тщд, LjC^,
aLJQ известна из предварительного расчета.
Востальном методика расчета не отличается от расчета двухвального ТРДД.
При расчете частоты вращения роторов для ротора венти лятора руководствоваться указанными выше пределами окруж
ной скорости, для КСД - выбирать ик ближе к нижнему преде лу, указанному для компрессоров ТРД, а для КВД - ближе к верхнему пределу.
10. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТРДД
Задание: рассчитать ТРДД, обеспечивающий в стендовых условиях (Я р = 0, Vp = 0) тягу R = 108 кН при удельном расхо
де топлива cR - 0,0463 кг/(Н • ч).
Расчет произвести в двух вариантах:
а) без смешения потоков наружного и внутреннего конту ров (см. рис. 8.1);
б) со смешением потоков наружного и внутреннего конту ров (рис. 11.1).
Сравнить удельные параметры двигателя для этих двух ва риантов расчета. Двигатель предназначен для дальнего дозвуко вого пассажирского самолета.
101
Принимаем следующие значения коэффициентов и КПД:
<4 о = °>97; |
акс= °>95; |
стрс = °>98; |
= °>96; |
лк = °>85; |
Лг = 0,98; |
т]* = 0,92; |
т|2=0,8 ; Лм = 0>985; |
<pcJ = 0,97; |
|
Фс2 = 0,98; Фссм = 0,97; £ = 0,96; {3 = 1,02; |
ц = 1,03; |
л™ = °>93 ; |
||
Лтвд = 0,91; rig = 0,83; Ни = 43-10б Дж/кг. |
|
|
||
10.1. Предварительный расчет
Выбираем следующие значения параметров для предвари
тельного |
расчета: Т* = 1300 К , |
1400 К ; Етс* = 12,16,20,24; |
||
т =2, 3; |
* = *опт. |
|
|
|
При m = 2; V =0 х1т=— 1 ^ - = — |
j- = 0,635. |
|||
|
, фс1 |
. |
0,97 * |
|
|
1 + - |
^ |
1 + —---- |
|
|
тг\2 |
|
2-0,8 |
|
При /и = 3; Кр = 0 хопг = — |
т = 0,725. |
|||
|
1 + ^ |
- |
|
|
|
3-0,8 |
|
|
|
Произвести расчеты: свободной |
энергии - по формуле |
|||
(2.2), удельной тяги - по формуле (8.2), удельного расхода топ
лива - |
по формуле (8.3). Результаты предварительных расчетов |
|||||
приведены в табл. 10.1. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Таблица 10.1 |
|
т;9к |
m |
♦ |
П, к |
, н-с/кг |
CR, кг-т/(Н -ч) |
|
|
|
Дуд |
|
|||
1300 |
2,0 |
12 |
639 |
404,9 |
0,0555 |
|
|
|
16 |
698 |
400,8 |
0,0510 |
|
|
|
20 |
747 |
391,8 |
0,0483 |
|
|
3,0 |
24 |
790 |
378,65 |
0,0451 |
|
|
12 |
639 |
348 |
0,0485 |
|
|
|
|
16 |
698 |
344,5 |
0,0445 |
_ |
|
|
20 |
747 |
336,75 |
0,0422 |
|
|
|
24 |
790 |
325,5 |
0,0401 |
|
102
|
|
|
|
|
Окончание табл. 10.1 |
|
т'г, К |
|
* |
г т т *5 к |
*уд Н - с / к Г |
cR |
кгт/(Н-ч) |
1400 |
2,0 |
12 |
639 |
440 |
|
0,0597 |
|
|
16 |
698 |
439ji |
|
0,0553 |
|
|
20 |
747 |
433,2 |
Г |
0,0521 |
|
|
24 |
790 |
423 |
0,0494 |
|
|
3,0 |
12 |
639 |
378,2 |
^ |
0,0521 |
|
|
16 |
698 |
377,5 |
|
0,0481 |
|
|
20 |
747 |
372,33 |
|
0,0452 |
|
|
24 |
790 |
363,47 |
|
0,0431 |
Примечание. |
Расчеты |
в данном |
примере |
производятся |
||
в стендовых условиях. Если предварительные расчеты произво дятся в полетных условиях, то расчет свободной энергии произ водится по формуле (2.1).
По полученным данным строим графики зависимостей: Яуд(2 < ) и cIt(ZnK) для Г; = 1300К, 1400К и т =2 и 3
(рис. 10.1).
Из графиков (см. рис. 10.1, б) видно, что заданный удель ный расход топлива cR = 0,0463 кг/(Н • ч) обеспечивается при
различном сочетании параметров. Например:
1.т;=1300К, £ < = 1 4 , т =3. Дуд =347И-с/кг.
2.г ; = 1400К, =12,5, т = 3. RyA=374Н-с/кг.
3.г;= 1 4 0 0 К , 2 6 > Ел* > 18,8, 2<ет<3.
Сцелью обеспечения заданного удельного расхода топли ва при сохранении достаточно высокого для ТРДД значения
Rya выбираем исходные параметры: |
= 22, |
Т* -1400 К , |
m - 2,7 (степень двухконтурности |
определена |
интерполи |
рованием из графиков cR - /(1я*) при Г* = 1400К). При этом ожидаемое значение удельной тяги Rya «387 Н с/кг (см. рис. 10.1, а).
103
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 V-TT* |
|
|
|
|
|
|
к |
a
Рис. 10.1. Изменение удельных параметров ТРДД
104
|
|
У = Гм + — = 288 + 472,3' 1 °- = 749 К. |
|
|
1025 |
Т |
* |
288 + 749 C10CI/* |
К.Ср |
-------------- = 518,5 К находится в том же диапазоне темпе- |
|
|
^ |
ратур, по которому определялись ср и к, корректировки Ьк
не требуется.
р ‘к = = 0,98 • 105 • 22 = 21,56Па;
-2 |
1202 |
ТУ=Т' —-*- = 749 |
= 742 К, |
к к 2ср |
2-1075 |
где ск = 120 м/с;ср= 1075 Дж/(кг- К) определили для Г* = 749 К.
|
Т ) к- 1 |
|
1,365 |
|
|
|
|
1,365-1 |
, |
||
А = А |
^к |
= 21,56 |
|
= 20,8-10s Па, |
|
т* |
V749 |
||||
|
|
||||
|
\ 1 к ) |
|
|
где к =1,365 определили для Т* - 749 К.
Рк |
20,8-105 = 9,77 кг/м |
Рк = RTK |
287-742 |
Сечение г-г на выходе из КС.
Т*= 1400 К - исходный параметр, а = 3,54 определили по рис. 3 приложения 1.
Определить расход топлива на 1 кг воздуха
« Ж - О 9т НЛ - с ,Л П - Г к)
1195(1400-749)
= 0,0188 кг/кг,
43 • 106 • 0,98 -1195(1400 - 749)
106
где gp г =1195 |
Дж |
определили для а и Т*ср - |
т*+ Т* |
|
кг К |
-*■ г- |
|||
|
|
|
2 |
|
749 + 1400 = 1074 К. |
|
|
||
р* = |
|
= 21,56 • 105 • 0,95 = 20.48 • 105 Па; |
|
|
Г |
=Т* |
— - |
2002 |
|
1400 --— — = 1383 К, |
|
|||
г |
г |
2ср.г |
2-1225 |
|
где сг =200 м/с; срг =1225 Дж/(кг-К) определили для Т* и а
^ гг |
Л |
*т |
|
1,305 |
i n j n , n5„ |
*г |
«г-1 |
,( 1383^1.305-1 |
|||
Рг =Рг 7” |
; |
= 20,48 |
105 |
------ |
=19,43-105 Па, |
\ ] г |
|
\ 1400j |
|
||
где кг =1,305 определили для Т* и а.
р, |
19,43-10s |
, 3 |
рг = — — = ----------- |
= 4.81 кг/м. |
|
ЯГТГ |
292-1383 |
|
Сечение В-В на выходе из вентилятора (во внутреннем контуре).
|
1 |
|
1 |
= 0,697; |
|
|
* = *опт = |
|
|
|
|||
|
, + я |
|
1 + °-97: |
|
|
|
|
т |
2 |
2,7 |
-0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
С Т* f |
£li |
^ |
А» = w СР.Х 1- |
|
АГр“1 |
р |
- |
-1 |
|
|
|
|
J |
|||
|
(с С о ^ Л с ) КГ |
|
|
|
||
Г |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
1-------' " |
|
|
||
4 |
1195-1400 |
1,316-1 |
|
|
||
= 1,034 |
|
(0,97-22-0,95)i,3i6 |
J |
|
||
|
|
|
|
|||
■»
107
Г в1= П 1 - — |
= 364- |
180 = 348 К, |
||
|
2с„ |
|
2-1005 |
|
где сВ1 =180 м/с. |
|
|
|
|
Гт \ |
к-1 |
|
1,399 |
|
|
|
= 1,67 10s Па; |
||
PBI ~ Рт 1ъ\ |
= 1,96 10!^348^ 1,399-1 |
|||
V-'Biy |
|
|
364J |
|
pR1 = |
P B I |
1,67-10s |
, з |
|
---■= ---------- = 1,67 кг/м |
||||
KB1 |
ЯГВ1 |
287-348 |
|
|
Сечение ТВД-ТВДза ТВД Определить:
• работу компрессора высокого давления
( |
к—1 |
1 |
|
Асвд “ срГв, %вд ' - • |
|||
У^квд |
|||
|
|
||
1,386-1 |
^ |
|
|
= 1025-364 11 U86 -1 |
= 415,94-103Дж/кг, |
||
\ |
J 0,85 |
|
|
где с -1025 Дж/(кг • К ), к - 1,386 определили для
Г - Ъ г + К . 364 + 704
1 КВД.ср - |
Z |
“ |
« |
- |
|
работу турбины высокого давления |
|
||||
^квд |
415,94-103 |
|
= 431,75-103 Дж/кг; |
||
^твд - (1+ q jtft м (1+ 0,0188)0,96 • 0,985 |
|||||
|
|||||
|
^твд = г; - |
= 1400 - 431,75' —= 1048К, |
|
|
твд |
г Срг |
1225 |
Где |
в первом |
приблюкении брать срг = 1225Дж/(кг-К) для |
|
Г * |
а . |
|
|
г и |
|
|
|
109
