Расчет и анализ идеального цикла газотурбинных двигателей

Пермский Национальный Исследовательский  Политехнический Университет

 

 

 

 

 

 

 

Факультет: Аэрокосмический

 

Курсовая работа.

Расчет и анализ идеального цикла 

газотурбинных двигателей.

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы ЭМСз-09

       Выполнил:

               Усольцев.Д.А.

 

                         Руководитель работы:

           Ошивалов М.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2012г.

Оглавление

Задание на курсовую работу: 3

Определение параметров рабочего тела. 4

Определение параметров состояния в характерных точках цикла. Изменение в прессах внутренней энергии, энтальпии и энтропии. 7

Определение циклов работы и термического коэффициента полезного действия. 9

Изображение цикла на рабочей и тепловой диаграмме. 9

Заключение. 10

Список использованной литературы. 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовую работу:

 

Исходные данные:

Цикл: p=const, π_к=15.

Высота полета: H=0 км.

Скорость полета: М=0.

Состав топлива: С=0,82 ; H=0,1; О=0,08.

Температура перед турбиной: Т=1300 К.

 

Высота        h,км	Температура         ТH,К	Бар. давление   pН, Па	Плотность ,кг/м3	Скорость звука   а,м/с
0	288,15	101325	1,225	340,29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение параметров рабочего тела.

 

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

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

 

    Зададимся: k=1,36; С_р=1000

 

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

 

 

 

Где С, Н, О – содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в массовых долях.

 

 

 

Где С, Н, О –содержание соответственно углерода, водорода и кислорода в %.

 

Определим степень повышения давления

 

 

 

Где М – скорость полета, М=0

 

 

 

Определим коэффициент избытка  воздуха 

 

 

 

 

Определим массовый состав продуктов  сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем значение теплоемкостей, показателя адиабаты и газовой постоянной при температурах t₀ и t_з и находим среднюю.

 

При температуре 15⁰С

Для СО₂   

 

Для H₂O  

 

Для N₂     

 

Для O₂     

 

 

 

 

 

 

При температуре 1027⁰С

 

Для CO₂   

 

Для H₂O   

 

Для N₂      

 

Для O₂      

 

 

 

 

 

 

 

Определяем удельные газовые постоянные для компонентов рабочего тела.

 

 

 

 

 

 

 

Определим удельную газовую постоянную рабочего тела.

 

 

 

 

 

Оценим погрешность определения  показателя адиабаты k.

 

 

 

 

Определение параметров состояния в характерных точках цикла. Изменение в прессах 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 π_с.

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

 

Параметры в точке 0

 

 

 

 

Параметры в точке 2

 

 

 

 

 

Параметры в точке 3

 

 

 

 

 

Параметры в точке 5

 

 

 

 

 

                                                                                                                          

 

 

 

Изменение внутренней энергии, энтальпии  и энтропии в процессах.

Процесс 0-2.

 

 

 

 

Процесс 2-3.

 

 

 

 

,6Дж

 

Процесс 3-5

 

 

 

 

Процесс  5-0

 

 

 

 

 

Найдем начальное значение энтропии.

(при нормальных условиях )

 

 

 

 

Определение циклов работы и термического коэффициента полезного действия.

 

Определим количество подведенной  теплоты.

 

 

Определим цикловую работу.

 

Определим термический КПД.

Изображение цикла на рабочей и тепловой диаграмме.

 

P-v диаграмма цикла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T-s диаграмма

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

Был проведен расчет и анализ идеального цикла газотурбинного двигателя, результаты приведены в таблицах, построены  тепловые диаграммы P-v и T-s

 

Параметры рабочего тела в точках цикла

	P,Па	T,K
0
2
3		1300
5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергетические характеристики процессов  цикла.

0-2			0
2-3			,6
3-5			0
5-0

 

Список  использованной литературы.

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

2. Нащёкин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учнб. Пособие для вузов. 4-е изд., стереот.-М.: Аз-book, 2008 – 469 с., ил.