Газотурбинный двигатель для привода аппарата (стр. 2 из 8)

Скорость истечения из выходного устройства ГТД принимаем

Увеличение температуры газа перед турбиной

позволяет значительно увеличить удельную мощность двигателя и, следовательно, уменьшить габаритные размеры и массу двигателя. Повышение температуры газа перед турбиной улучшает также экономичность двигателя. Это явилось главной причиной непрерывного роста

. Для обеспечения надежной работы турбины при высоких значениях температуры газа (

> .l250 К) необходимо применять охлаждаемые лопатки. Потребное количество охлаждающего воздуха зависит от температуры газа

, способа охлаждения (рисунок 1.2). Увеличение отбора воздуха на охлаждение турбины при повышении

приводит к снижению темпа роста удельной мощности и темпа уменьшения удельного расхода топлива.

Рисунок 1.2 – Относительное количество воздуха необходимое для охлаждения турбины

Рисунок 1.3 – Влияние температуры газа и способа охлаждения свободную работу двигателя

На рис. 1.3 показана зависимость свободной работы двигателя

от

и способа воздушного охлаждения, из которой следует, что назначение более высоких

требует применения более сложных систем охлаждения. Лучшие ГТД, находящиеся в эксплуатации, имеют

=1300...1600 К. Вновь разрабатываемые двигатели проектируются с учетом более высоких значений температур.

При использовании конструкционных материалов прототипа принимаем Тг*=1525К.

1.1.2 Степень повышения давления в компрессоре

При

=1200...1600К оптимальные значения степени повышения давления в компрессоре

, соответствующие максимуму удельной мощности составляют 18...22. При этом экономические значения

, соответствующие минимуму удельного расхода топлива, находятся в интервале 18...40.Более высоким значениям температуры

соответствуют большие значения

. В настоящее время на мощных ГТД достигнуты значения

=20...25.

Несмотря на благоприятное влияние повышения

на удельные параметры двигателя применение больших значений

ограничивается усложнением конструкции и увеличением массы и габаритов двигателя.

Выбор высоких значений

при проектировании двигателей малой мощности приводит к получению малых высот лопаток последних ступеней компрессора и первых ступеней турбины. Это в свою очередь приводит к росту потерь энергии из-за увеличения относительных радиальных зазоров, уменьшения значении чисел Рейнольдса и понижения относительной точности изготовления пера лопаток.

С учетом вышесказанного принимаем pк*=20,8.

1.1.3 КПД компрессора и турбины

КПД компрессора, определяемый по ГОСТ 23851-79 как отношение изоэнтропической работы по параметрам заторможенного потока к работе компрессора

может быть представлен как, произведение

где

- КПД компрессора по параметрам заторможенного потока, определяемый по формуле

при

;

- механический КПД компрессора, учитывающий потери в его опорах, обычно составляющий,

. Принимаем

Величина изоэнтропического КПД многоступенчатого компрессора по параметрам заторможенного потока зависит от степени повышения в компрессоре и КПД его ступени [9];

(1.1)

где

-среднее значение КПД ступеней

На расчетном режиме среднее значение КПД ступеней в многоступенчатых осевых компрессорах современных газотурбинных двигателей лежит в пределах

. В компрессорах с высоконагруженными дозвуковыми ступенями или сверхзвуковыми (трансзвуковыми) входными ступенями значение среднего КПД ступеней несколько ниже (

). Принимаем

Значения КПД неохлаждаемых газовых турбин по параметрам заторможенного потока обычно лежат в пределах

. Охлаждение турбин приводит к снижению их КПД. Для предварительного расчета охлаждаемой турбины значение

можно принимать на 1,5…3%ниже, чем для неохлаждаемой:

Большему количеству отбираемого воздуха на охлаждение лопаток турбины соответствует и больше снижение КПД турбины. Для предварительного учета влияния охлаждения на КПД турбины рекомендуется приближенное соотношение:

(1.2)

где

- суммарный относительный расход охлаждающего воздуха. На основании формулы (1.2) может быть рекомендовано соотношение для определения КПД охлаждаемой турбины в зависимости от выбранного значения

при

1.1.4 Потери в элементах проточной части двигателя

Входные устройства рассматриваемых двигателей являются криволинейными или прямолинейными каналами. Коэффициент восстановления полного давления для таких устройств составляет

. При наличии на входе в двигатель пылезащитных устройств потери полного давления существенно возрастают

. Принимаем