Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Аэрокосмический факультет

Кафедра авиационных двигателей

Курсовая работа

Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей

Выполнил: Борисов Е.А.

Группа Ад-08-2

Проверил: Ошевалов М.А.

2010

г. Пермь

Задание на курсовую работу

Исходные данные:

Ø Цикл: ,

Ø Высота полета:

Ø Скорость полета:

Ø Состав топлива:

Ø Температура перед турбиной:

Ø Дополнительное задание:

Рассчитать энергетические характеристики цикла с политропным  сжатием в диффузоре. Изобразить цикл на тепловой диаграмме. Объяснить причину изменения термического КПД цикла.

1. Определение параметров рабочего тела

теплоемкость газовый адиабата энтропия

Расчеты по определению параметров рабочего тела проводят методом последовательных приближений, так как для расчета коэффициента избытка воздуха a нужно знать значение p_с, а также значение показателя адиабаты k, зависящее от состава продуктов сгорания, т.е. опять же от значения a.

В первом приближении задаемся показателем адиабаты k и теплоемкостью с_р, близкими к соответствующим значениям для воздуха.

Зададимся:

Определим теоретически необходимое количество воздуха L₀, низшую теплоту сгорания топлива H_u

,

где C, H, O – содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в массовых долях

,

где C, H, O – содержание соответственно углерода, водорода и кислорода, %

Определим степень повышения давления

,

где  – скорость полета,

Определим коэффициент избытка воздуха

Определим массовый состав продуктов сгорания

Рассчитаем значения теплоемкостей, показателя адиабаты и газовой постоянной при температурах  и  и находим среднюю

При температуре

для CО₂

для H₂O

для N₂

для О₂

При температуре

для CО₂

для H₂O

для N₂

для О₂

Определяем удельные газовые постоянные для компонентов рабочего тела

Определяем удельную газовую постоянную рабочего тела

Оценим погрешность определения показателя адиабаты

Найденное значение показателя адиабаты отличается от заданного менее чем на 2%.

2. Определение параметров состояния в характерных точках цикла. Изменение в процессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии

Параметры состояния рабочего тела в начальной точке цикла выбираются в зависимости от высоты полета h.

Давление после компрессора определяем по заданному или рассчитанному ранее значению степени повышения давления p_с.

Удельный объем газа по найденным значениям давлений и температур находим из уравнения состояния.

Параметры в точке 0

Параметры в точке

2

Параметры точки 3

Параметры точки 5

Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах

Процесс 0-2

Процесс 2-3

Процесс 3-5

Процесс 5-0

Найдем начальное значение энтропии

(при нормальных условиях

3. Определение цикловой работы и термического коэффициента полезного действия

Определим количество подведенной теплоты

Определим цикловую работу

Определим термический КПД

4. Изображение цикла на рабочей и тепловой диаграмме

5. Дополнительное задание

Рассчитать энергетические характеристики цикла с политропным  сжатием в диффузоре. Изобразить цикл на тепловой диаграмме. Объяснить причину изменения термического КПД цикла.

Для определения изменения КПД цикла необходимо пересчитать значения температур во всех точках цикла с учетом политропного сжатия в диффузоре. При этом принимаем рассчитанные ранее значения степени сжатия в диффузоре и компрессоре.

Найдем теплоемкость в политропном процессе

Определим подведенную и отведенную теплоту в цикле и КПД

Для того чтобы построить  диаграмму найдем

Термический КПД цикла уменьшился, т.к. сузился диапазон средних температур подвода и отвода теплоты. Средняя температура подвода теплоты возросла, а средняя температура отвода упала.

Заключение

Был проведен расчет и анализ идеального цикла газотурбинного двигателя, результаты приведены в таблицах, построены тепловые диаграммы P-v и T-s и проведен расчет энергетических характеристик цикла с политропным сжатием в диффузоре.

Параметры рабочего тела в точках цикла

Энергетические характеристики процессов цикла

Список использованной литературы

1. Мухачев Г.Н. термодинамика и теплопередача / Г.Н. Мухачев, В.К. Щукин. – М.: Высш. Шк., 1991. – 480 с.