рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Назначение и место лопаточных машин в системе газотурбинных двигателей авиационного и наземного назначения

Назначение и место лопаточных машин в системе газотурбинных двигателей авиационного и наземного назначения - раздел Науковедение, Теория и расчет ЛМ ТРЛМ как самостоятельная научная дисциплина сложилось в начале пятидесятых годов Как Известно, Газотурбинный Двигатель (Рисунки 1.28 И 1.29) Является Тепловой...

Как известно, газотурбинный двигатель (рисунки 1.28 и 1.29) является тепловой машиной, работающей по замкнутому термодинамическому циклу (циклу Брайтона, рисунок 1.30), в результате чего возникает полезная работа. Она затем преобразуется в работу передвижения летательного аппарата (в случае авиационного ГТД), либо в полезную работу на выходном валу (в случае наземной ГТУ).

 


 

Рисунок 1.27 – Области применения лопаточных машин

 

Рисунок 1.27 – Области применения лопаточных машин


 

Рисунок 1.28 – Внешний вид газотурбинного двигателя авиационного назначения

 

Рисунок 1.29 – Внешний вид энергетической газотурбинной установки

  Рисунок 1.30 - Идеальный цикл p=const (Брайтона) в p-V- координатах
Результатом функционирования авиационного ГТД является тяга (Р) – сила, которая прикладывается к летательному аппарату и в конечном итоге заставляет его двигаться. Принцип ее получения, согласно формуле Стечкина, основан на отбрасывании высокоскоростного рабочего тела в сторону про­тивоположную движению:

 

Здесь – расход рабочего тела через двигатель, кг/с;

- скорость истечения газа из двигателя, м/с;

- скорость полета, м/с;

- коэффициент, учитывающий изменение массы рабочего тела в двигателе.

Высокоскоростной поток газа создается с помощью сопла, которое представляет собой сужающийся канал (конфузор) при дозвуковых перепадах давления. В случае сверхзвуковых перепадов давления сопло имеет форму сопла Лаваля.

Для того, чтобы сопло ускоряло поток необходимо создать разность давления между его входом и выходом. Учитывая, что выход газа осуществляется в атмосферу, то для получения высокоскоростного потока на входе в сопло необходимо создать повышенное давление.

Результатом работы наземной ГТУ (а также авиационных двигателей непрямой реакции) является мощность и крутящий момент на выходном валу, которые затем передается потребителю (на привод генератора, ГПА, воздушного винта и т.п.). Полезная мощность в таких двигателях создается турбиной. Для ее функционирования, как и в случае сопла авиационного ГТД, необходимо создать перепад давления между входом и выходом.

Таким образом, для работы, как авиационного ГТД, так и наземной энергоустановки необходимо создать повышенное давление на входе в узел, являющийся ключевым для функционирования изделия. Повышенное давление в случае ГТУ и ГТД формируется одинаковым образом с помощью турбокомпрессора. Рассмотрим его работу подробнее.

Необходимое для работы двигателя повышенное давление может быть получено с помощью компрессора. Строго говоря, для этих целей можно использовать любое сжимающее устройство (объемные, винтовые и т.п. компрессоры). Однако лопаточные компрессоры сжимают воздух непрерывно, а не порциями как другие типы. Это обстоятельство позволяет осуществлять процессы во всех узлах двигателя одновременно, а не последовательно как, например, в поршневом двигателе. Последнее в свою очередь позволяет на несколько порядков повысить секундный расход рабочего тела и пропорционально повысить мощность при малых размерах установки.

Для функционирования компрессора к нему обязательно необходимо подводить энергию от стороннего источника. Для привода компрессора может использоваться любой генератор энергии (электродвигатель, ДВС и т.д.), однако газовая турбина позволяет получить высокую мощность при наименьших собственных размерах, что особенно важно для авиационных ГТД.

Вместе с тем компрессора и турбины не достаточно для работы газогенератора. Если пренебречь изменением массы рабочего тела в проточной части и потерями энергии, то работы компрессора и турбины можно считать равными:

 

где – идеальная работа компрессора;

- идеальная работа турбины (*);

- степень расширения газа в турбине.

Примечание. Следует помнить, что указанное равенство справедливо только при описанных выше допущениях. Для других случаев корректно говорить о равенстве мощностей компрессора и турбины .

В случае если турбокомпрессор состоит только из компрессора и турбины, оба узла имеют одинаковое рабочее тело – воздух, а температура воздуха на входе в турбину равна температуре на выходе из компрессора:

 

Приравняв выражения для работ и подставив значение температуры на входе в турбину легко прийти к выражению:

 

Очевидно, это равенство будет справедливо только в одном случае, когда . То есть, в турбокомпрессоре, состоящем только из компрессора и турбины степень сжатия в компрессоре равна степени расширения в турбине и давление на выходе из нее равно давлению на входе в изделие. То есть газогенератор такого типа не создает повышенного давления на выходе и не пригоден для установки на ГТД.

Для нормального функционирования турбокомпрессора на входе в турбину газ подогревают с помощью камеры сгорания. Данное обстоятельство позволяет повысить работоспособность газа и достигнуть работы, необходимой для привода компрессора с меньшей степенью расширения (что видно из уравнения (*)). В результате, на выходе из турбины остается значительное остаточное давление, которое может быть использовано для получения высокоскоростной струи в сопле или работы в приводной турбине наземного ГТУ.

Анализируя сказанное выше можно окончательно сформировать схему ГТД (ГТУ) (рисунок 1.31). Она состоит из следующих узлов:

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Теория и расчет ЛМ ТРЛМ как самостоятельная научная дисциплина сложилось в начале пятидесятых годов

Теория и расчет ЛМ ТРЛМ как самостоятельная научная дисциплина сложилось в начале пятидесятых годов когда в авиации стали широко распространяться.. Понятие о ступени лопаточной машины.. Понятие ступени является фундаментальным в теории лопаточных машин Ступень состоит из одного рабочего колеса а также..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Назначение и место лопаточных машин в системе газотурбинных двигателей авиационного и наземного назначения

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Глоссарий
Буква Термин Определение Обозначение в формулах Размерность Формула А

Первоначальные сведения о лопаточных машинах
Лопаточная машина - устройство, в проточной части которого осуществляется подвод или отбор энергии от потока жидкости или газа за счет взаимодействия со специально спрофилирова

Лопатка - основной элемент лопаточной машины
Энергетическое взаимодействие в турбомашинах осуществляется с помощью специально профилированных элементов называемых лопатками. Они являются главными элементами лопаточной

Ступень компрессора
В самом общем случае ступень компрессора или насоса в порядке следования через нее рабочего тела состоит из входного направляющего аппарата (ВНА), рабочего колеса и выходной системы (рисунок 1.14).

Ступень турбины
Ступень турбины также состоит из рабочего колеса и дополнительных устройств. В самом общем случае в состав ступени могут входить (в порядке следования рабочего тела): входная система, рабочее колес

Назначение и место лопаточных машин в паротурбинных энергоустановках
Паротурбинная установка — это непрерывно действующий тепловой агрегат, рабочим телом которого является вода и водяной пар. Паротурбинная установка является механизмом для преобразо

Назначение и место лопаточных машин в системе наддува двигателя внутреннего сгорания
Развитие двигателей внутреннего сгорания (ДВС) идет по пути по­вышения мощности двигателя при сокращении его габаритов и потребляемого топлива. Эта тенденция особенно актуальна для двигателей, пред

Назначение и место лопаточных машин в системах питания ракетных двигателей
Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) (рисунки 1.38, 1,39) – это двигатель, ра­ботающий на жидких компонентах топлива, находящихся на борту летательного аппарата (ракеты). Компонентами топлива являют

Требования, предъявляемые к лопаточным машинам
К лопаточным машинам независимо от области их применения и типа предъявляются следующие основные требования: - минимальные габаритные размеры и масса; - высокий к.п.д.; -

Обозначения направлений и базовых поверхностей в теории лопаточных в теории лопаточных машин
Рассмотрим течение произвольно выделенного бесконечно малого объема движущегося в межлопаточном канале лопаточной машины по пространственной траектории S (рисунок 1.44). Лопатка дей

Характерные (контрольные) сечения турбомашины и структура построения индексов параметров
Параметры потока в лопаточных машинах, при анализе рабочего процесса в них, часто анализируют в контрольных сечениях, находящихся обычно на входе и выходе из лопаточных венцов. Обозначения этих сеч

Одномерная модель потока в лопаточной машине
Простейшей моделью рабочего процесса в лопаточной машине является одномерная модель. Она представляет собой тело вращения, ограниченное двумя поверхностями вращения: наружной (поверхность статора)

Двухмерная модель потока в лопаточной машине
В двухмерной модели потока параметры меняются в проекциях на две координатные оси: осевую и окружную (для осевых участков) или радиальную и окружную (для радиальных участков). Для осевых участков д

Трехмерная модель потока в лопаточной машине
Трехмерная модель полностью воспроизводит пространственную форму межлопаточного канала (рисунок 1.56). Изменение параметров потока в ее рамках учитывается в направлении всех трех осей. Ее использов

Основные геометрические параметры ступени основных типов турбомашин
Прежде чем перейти к описанию основных геомет­рических параметров ступени осевого компрессора и других ло­паточных машин, необходимо привести некоторые определения. Средняя линия п

Основные геометрические параметры ступени осевого компрессора
Основные геометрические параметры проточной части осе­вого компрессора в меридиональной плоскости представлены на рисунке 1.58 и табл. 1.4. Таблица 1.4 - Основные геометрические параметры

Основные геометрические параметры ступени центробежного компрессора
Основные геометрические параметры проточной части РК цен­тробежного компрессора в меридиональной плоскости приве­дены на рисунках 1.61 и 1.62 и таблице 1.6. Для рассмотрения геометрических

Основные элементы и геометрические параметры профиля лопатки и турбинной решетки профилей
Основные геометрические параметры ступени турбины в ме­ридиональной плоскости обозначены на рисунок 1.66 и приведены в таблице 1.8. В проектировочной практике важное значение имеют также и

Геометрические параметры ступени центростремительной турбины
Основные геометрические параметры ступени центростреми­тельной турбины в меридиональном сечении приведены на рисунке 1.69 и в таблице 1.11. Их обозначения в основном соответствуют аналогичным парам

Основные геометрические параметры насоса
Основные геометрические параметры проточной части насоса в меридиональной и окружной плоскостях представлены на рис. 2.24, а их названия приведены в табл. 2.10.   Рисунок 1.7

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги