Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Міністерство освіти і науки України

Слов’янський коледж Національного авіаційного університету


КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни:

«Теорія теплових двигунів»


Виконав студент КР

гр.1М05Б Сивак С.Б

Викладач Ануфрієв В.Р


Слов’янськ 2007


Завдання на Курсову роботу


1. Вихідні дані для розрахунку:

Вариант

Тип двигуна ТВД

Аналог Astory 14

Температура газів перед турбіною 1150 К

Ступінь підвищення тиску компресора 8,1

Висота польоту 500 м

Потужність 850 л.с.

Число Маха польоту 0,4


Означення основних параметрів


а - швидкість звуку;

Се – питома витрата палива;

D – діаметр (м);

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу - відносний діаметр втулки;

F – площа перетину(м2);

G – масова витрата повітря, газу, палива(кг/с);

g – відносна витрата палива;

H – висота польоту(м);

Hu – нижча теплотворність палива;

h – висота лопатки;

k – показник адіабати (ізоентропи);

L – питома робота;

М – число Маха польоту;

N – потужність(кВт);

n – частота обертання; показник політропи;

p, P – тиск (Па);

q(λ) – відносна щільність потоку;

Т – температура (К);

u – окружна швидкість на радіусі РК(м/с);

V – швидкість польоту(м/с);

z – кількість ступенів(компресора, турбіни);

α – кут; коєфіціент надлишку повітря;

∆ - ступінь підігріву повітря;

η – КПД; коефіцієнт повноти згорання палива;

λ – приведена швидкість;

ξ – коефіцієнт втрат;

π – ступінь підвищення (зменшення) тиску;

ρ – щільність (кг/м3);

σ – коефіцієнт регенерування тепла; коефіцієнт зберігання повного тиску;

φ – коефіцієнт швидкості;


Вступ


Високі вимоги до технічних даних сучасних літаків зумовили перетворення їх в складні авіаційні комплекси при одночасному істотному зростанні вартості їх створення і експлуатації.

Оптимізація технічних рішень і зменшення витрат при створенні перспективних літаків вимагають вже на початкових етапах їх проектування ретельної оцінки взаємозв'язку характеристик основних складових елементів авіаційного комплексу. Вибір двигуна для літака з безлічі можливих варіантів ускладнюється необхідністю обліку параметрів і характеристик силової установки в цілому.

Одним з найбільш складних завдань при створенні авіаційного двигуна є вибір параметрів робочого процесу двигуна і розрахунок його експлуатаційних характеристик. Цей етап передує проектуванню і виготовленню дослідного зразка. Він базується звичайно на задоволенні вимог до літального апарату і його силової установки, оцінки технологічних можливостей створення всіх елементів літального апарату і його двигунів, розробки концепції застосування і експлуатації літального апарату.

Отже дана курсова робота розглядає розрахунок авіаційного двигуна, на прикладі турбогвинтового типу авіаційних двигунів.

У першій частині курсової роботи обчислення проводяться за перерізами:

- Переріз В-В: перед компресором;

- Переріз К-К: перед камерою згоряння;

- Переріз Г-Г: за камерою згоряння;

- Переріз Т-Т: за турбіною;

- Переріз С-С: вихідний пристрій;

- Також у другому розділі першої частини обчислюються основні параметри двигуна

У другій частині курсової роботи проводиться розрахунок і узгодження параметрів компресора і турбіни, на підставі яких будуть визначаться діаметри ступенів турбіни і компресора, кількість ступенів, а також вибір матеріалу для лопаток.

У третій частині обчислюються площа основних прохідних перерізів.


Частина 1: Газодинамічний розрахунок двигуна


Початковими даними для розрахунку є:

-Эквівалентна потужність Nек (кВт);

-Температура газів на виході з камери згорання ТГ*(К);

-Ступінь підвищення тиску в компресорі Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу;

-Розрахкнкові умови польоту: висота Н (м), щільність повітря ρ(кг/м3) та число «М» польоту.

I. Визначення основних параметрів газо-воздушного потоку за трактом двигуна.

ПерерізВ-В

За таблицею МСА визначаю значення:

ТН = 284,75 К

РН = 95400 Па

1. Визначимо температуру, тиск та щільність після гальмування потоку:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


якщо М < 1 беру Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу = 1.

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


ДеРозрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу=0.88…0.94

Переріз К-К

2. Знайдемо ефективну роботу компресору та температуру гальмування за компресором.


Сталі: Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу,


де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу, беру Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Визначаю тиск гальмування за компресором:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Переріз Г-Г

По відомим температурам Т*К и Т*Г за графіком визначаєм витрату палива на 1 кг повітря gT.

gT = 0,0155.

Визначаю коефіцієнт надлишку повітря:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Обчислюю тиск гальмування:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу беру Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу.

ПерерізТ-Т

Визначаю тиск гальмування та ступень розширення газу в турбіні:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Визначаю температуру гальмування потоку.


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


де ηТ = 0,86….0,92, беру ηТ = 0,92; більшим ηТ відповідають більші LT.

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Визначимо ефективну роботу турбіни LT та роботу гвинта LB (Дж/кг) з відповідностей:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу где Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу.


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Переріз С – С

Визначимо швидкість витікання (м/с), температуру (К) та щільність потоку (кг/м3) при повному розширенні:

де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу;


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

II. Визначаємо основні параметри двигуна:

Обчислюємо питому еквівалентну потужність:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Vп=Mп *aм


Vп=0.4*338.3=135.32

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Визначаємо витрату повітря:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Визначаємо питому витрату палива:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Визначаємо повний коефіцієнт корисної дії:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Частина 2. Узгодження параметрів компресора і турбіни


Узгодження параметрів компресора і турбіни включає вибір визначальних газодинамічних величин, як з боку компресора, так і з боку турбіни . Які забезпечують найбільшу ефективність системи компресор-турбіна при мінімальному відхилені від заданого запасу міцності лопаток останнього ступеня турбіни (Кт = 2).

Крім того, в цому розділі визначаються число ступенів турбіни і проводиться визначення матеріалу, з якого виготовлені лопатки турбін.

1.Узгодження першого ступеня компресора і останнього ступеня турбіни.

Сталі, які ми використовуємо при розрахунках:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Величину коефіцієнта узгодження обчислюємо за формулою:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


2.По номограм проводимо узгодження параметрів, першого ступеня компресора і останнього ступеня турбіни. Узгодження проводимо в наступних послідовності:

а) по знайденому в п. 1 значенню величини А і заданому значенню Т*Г знаходимо по графіку тангенс кута φ нахилу прямої узгодження графіка:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

б) вибираємо матеріал лопаток останнього ступеня турбіни і визначаємо величину Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу за графіком № 3:

Для двигунів зі свободною турбіною, матеріал лопаток знаходимо задаючись температуроюРозрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Матеріал лопаток: ЖС6-К


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


При побудові графіка приймалося, що коефіцієнт запасу міцностіРозрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу та Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу враховуючи, що час роботи на максимальному режиміРозрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу.

в) за знайденними значеннями Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу та Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу знаходимо на графіку № 2 точку узгодження.

г) задаючись Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу (для ступени Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу), визначаємо за графіком значення Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу, ( Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу при Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу).Значення відносного диаметру першої ступені компрессору:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу, беру Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу.

Визначаю наружний діаметр першої ступені компресора:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу;


де F – площа на вході.


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Де q(λВ) (відносна щільність потоку) знаходимо з таблиці, за допомогою приведеної швидкості (λВ);

КG – коеффіціент нерівномірності поля осьових швидкостей на вході у першу ступень компрессора (КG=0.93…0.95)


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

q(λВ)=0.8993; КG=0.93

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Визначаємо наружний діаметр останньої ступені турбіни:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу, беруРозрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу.

Визначаю q(λC4) за таблицею (у списку літератури підручник №1)

q(λC4)=0.8564;

α4=80-900; беру α4=90

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Для першої ступені компресора:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Для останньої ступені турбіни:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Обчислення частоти обертання ротора компресора(турбіна високого тиску):


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Відношення частот обертання оберемо рівним:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Частота обертання ротора вільної турбіни(турбіна низького тиску):


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розподіляємо роботу турбін між каскадами двохроторного двигуна:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу;


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Приняв в першому наближенні, що турбіна має Dср=const, визначимо для кожного ротора число ступенів:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу;


де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Для ротора компресора(ступені турбіни високого тиску):


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Отримане значення Z округлив до найближчого цілого числата уточнюю роботу ступенів:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Для ротора вільної турбіни:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Уточнюю роботу ступені:Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Визначаю температуру на виході з турбіни високого тиску:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Визначаю температуру за першою ступінню:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Підбираємо матеріал лопаток останньої ступені турбіни,користуємось номограмою з методики, та відношенням (де Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу):


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


У процесі розрахунків було обрано матеріал ЖС6-К.


Подбираем материал лопаток, пользуясь следующим соотношением:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Для ТВД Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Обрано матеріал ЖС6-К.

Частина 3: Розрахунок деяких геометричних параметрів прохідних перерізів


Перша ступінь компресора:

Площа прохідної частини:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Діаметр втулки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Висота лопатки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Остання ступінь компресора:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Площа прохідної частини:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

Діаметр втулки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Висота лопатки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Остання ступінь турбіни:

Площа прохідної частини:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Діаметр втулки:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу(з розрахунків, наведених вище).


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Висота лопатки:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Середній діаметр турбіни:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Перша ступінь турбіни:

Площа прохідної частини:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Висота лопатки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Діаметр втулки:


Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Діаметр робочого колеса:

Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу


Користуючись цими даними креслимо ескіз двигуна.


Висновок


У першому розділі при розрахунку основних параметрів газо - повітряного потоку по тракту двигуна залежно від перетину і основних параметрів двигуна, знайдений повний коефіцієнт корисної дії двигуна Розрахунок авіаційного двигуна турбогвинтового типу

У другому розділі розрахував узгодження параметрів компресора і турбіни, а також при розрахунках одержав розміри першого ступеня компресора і останнього ступеня турбіни. При цьому вибраний матеріал ЖС6-К.


Література


С.И. Ловинский «Теория авиационных двигателей». Машиностроение. Москва. 1982 г.

Маринченко Ю. В. «Газодинамический расчет авиационных двигателей»

Методическое пособие к выполнению курсовой работы по дисциплине: «Теория тепловых двигателей»; Славянск; САТК 1999г.

Ю.М. Терещенко, Л.Г. Волянская и др. «Теория авиационных газотурбинных двигателей». Книжное издательство НАУ. Киев. 2005 г.

Похожие рефераты: