Меню

Работа газовой турбины равна работе компрессора



Лекция № 23 «Совместная работа турбины и компрессора»

Условия совместной работы турбины и компрессора.

Для ТРД различают такие режимы совместной работы турбины и компрессора:

— равновесные режимы, т.е. такие режимы, на которых двигатель работает продолжительное время на заданных оборотах;

— режимы разгона, т.е. такие режимы, на которых происходит увеличение числа оборотов;

режимы торможения, т.е. на которых происходит уменьшение числа оборотов.

Совместная работа турбины и компрессора ТРД с нерегулируемым реактивным соплом.

У двигателя с нерегулируемым реактивным соплом мощность, развиваемую турбиной при заданных оборотах и расходе, можно практически изменить только путем изменения температуры газа перед сопловым аппаратом турбины . Изменение температуры газа перед турбиной можно достигнуть за счет изменения расхода топлива. Какой должна быть температура газа перед сопловым аппаратом турбины в зависимости от числа оборотов и режима совместной работы ТРД.

Изменения температуры от оборотов зависит от того, насколько резко открывается дроссельный кран топливной системы, т.е. как резко будет изменяться подача топлива в камеры сгорания ТРД.

Торможение двигателя (уменьшение его оборотов) можно получить за счет уменьшения температуры по сравнению с той температурой, которая необходима для получения равновесных оборотов.

На всех режимах разгона в двигателе имеет место обогащение смеси по сравнению с равновесными режимами. При слишком подаче топлива в камеры сгорания смесь может так обогатиться, что в камерах сгорания начнутся срывы пламени, обусловливающие неустойчивую работу, а затем и самовыключение двигателя.

Совместная работа турбины и компрессора с регулируемым реактивным соплом и перепуском воздуха в компрессоре.

Применение на двигателе регулируемого сопла и перепуска воздуха оказывает большое влияние на совместную работу турбины и компрессора. Если в случае нерегулируемого реактивного сопла на равновесных режимах каждому числу оборотов соответствует одно определенное значение расхода , температуры газа , степени повышения давления и других параметров, то реактивного сопла переменного сечения, равно как и перепуска воздуха, позволяет при постоянных оборотах регулировать эти параметры.

Так при увеличении площади проходного сечения выходного сопла давления газов за турбиной уменьшается, вследствие чего перепад давления у турбины возрастает. При уменьшении же площади проходного сечения давление газа за турбиной увеличивается, вследствие чего перепад давления у турбины уменьшается. При неизменном расходе топлива в первом случае происходит увеличение мощности турбины, а следовательно, и оборотов двигателя, а во – втором случае – их уменьшение.

Читайте также:  Компрессоры в южном порту

Лекция № 24 «Турбореактивные двигатели (ТРД)»

Турбореактивный двигатель (ТРД), это такой газотурбинный двигатель, у которого турбина служит только для привода компрессора.

Действительный цикл ГТД.

Действительный цикл состоит из реальных необратимых процессов, сопровождающихся потерями.

В действительном цикле рабочим телом являются реальные газы (воздух и продукты сгорания), для которых теплоемкость зависит от температуры.

Все процессы в действительном цикла являются политропными, а не адиабатными процессами. Таковы процессы:

— сжатия воздуха в воздухозаборнике и компрессоре;

— процесс подвода тепла в камере сгорания;

— процессы расширения газа в турбине и сопле.

Работа цикла может быть выражена через работу, затраченную на сжатие воздуха и расширение газа

Зависимость удельных параметров двигателя от параметров цикла.

В ТРД работа цикла расходуется на увеличение кинетической энергии газового потока (на создание тяги). Чем больше , тем большее ускорение приобретает газ в двигателе, тем больше тяга и удельная тяга.

Расход воздуха зависит от размеров проходных сечений, а удельная тяга – от параметров рабочего процесса.

С ростом удельный расход топлива возрастает.

Изменения объясняется влиянием двух факторов:

— увеличением термического КПД цикла с ростом ;

— уменьшением количества подводимого к рабочему тепла.

С ростом скорости полета должна уменьшаться.

Уменьшение КПД сжатия и расширения приводит к увеличению работы, требуемой для сжатия воздуха до заданного давления и к уменьшению работы расширения. Рост работы сжатия приводит к увеличению температуры воздуха за компрессором и к снижению в связи с этим количества тепла , подводимого к рабочему телу. Уменьшение работы расширения приводит к увеличению температуры в конце процесса расширения и росту количества тепла, отводимого в атмосферу с выхлопными газами . Все это приводит к уменьшению полезной работы цикла, уменьшению и увеличению удельного расхода топлива.

КПД и энергетический баланс ТРД.

Читайте также:  Муфта компрессора кондиционера для опель вектра

Эффективный КПД оценивает ТРД как тепловую машину и учитывает потери тепла с выходящими из двигателя газами, потери тепла в камере сгорания, потери на преодоление гидравлических сопротивлений в двигателе.

,

значение КПД не превышает

Тяговый КПД – отношение тяговой работы к приращению кинетической энергии газового потока

.

КПД показывает, какая часть работы цикла преобразуется в полезную работу передвижения самолета.

Оценка всех потерь в ТРД производится с помощью полного КПД, под которым понимают отношение тяговой работы к теплу, внесенному в двигатель с топливом,

.

Общее распределение тепла в двигателе, называемое энергетическим балансом, дает возможность проследить, как преобразуется располагаемая энергия топлива , приходящаяся на 1 кг рабочего тела, в тяговую работу – работу по передвижению летательного аппарата.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

В составе турбокомпрессора

Согласование характеристик турбины и компрессора

И ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ТУРБИНЫ, КОМПРЕССОРА

При создании и совершенствовании поршневых двигателей с газотурбинным наддувом желательно многие вопросы проработать расчетным путем до создания агрегата наддува и проведения экспериментальных работ. В большинстве случаев необходимое представление о возможностях и параметрах работы турбокомпрессора даёт его характеристика.

Характеристикой турбокомпрессора называют графики изменения степени повышения давления воздуха , КПД компрессора , степени понижения давления газа в турбине , КПД турбины , температуры газа перед турбиной и других параметров в зависимости от расхода воздуха или газа и частоты вращения ротора при совместной работе компрессора и турбины в составе турбокомпрессора. Характеристика турбокомпрессора может быть построена по результатам его испытаний на специальном стенде или совмещением характеристик турбины и компрессора, полученных экспериментально. Приближенная характеристика турбокомпрессора может быть получена расчетным путем.

Читайте также:  Как изменяется энтальпия в ступени компрессора

Условие совместной работы турбины и компрессора на установившемся режиме требует равенства мощностей , частоты вращения и, принимая утечки газа равными расходу топлива, расходов .

Совмещение характеристик турбины и компрессора для определения их показателей, обеспечивающих эффективную совместную работу, является достаточно сложным и трудоемким процессом.

Для совмещения характеристик параметры турбины и компрессора приводят к нормальным или заданным условиям в соответствии с теорией подобия. Параметры приведения «» для турбины и компрессора имеют вид:

• расход газа и воздуха и ;

• частота вращения ротора и ;

• мощность и .

Приведенные значения показателя работы турбины и компрессора определяются по зависимостям

и т.д., где , ­– давление и температура в среде, к которой приводятся показатели турбины и компрессора.

По приведенным значениям строятся графики зависимостей от расхода газа и его температуры на входе в турбину следующих параметров:

; и при .

На полученную характеристику накладывается характеристика компрессора, анализируются режимы их совместной работы и определяется необходимость соответствующих регулировок турбины и компрессора.

Рассмотрим пример одного из методов построения характеристики турбины и совмещение ее с характеристикой компрессора. Для расчетного режима принимаем температуру и перепад температуры в турбине . С использованием равенства

вычисляются значения адиабатного теплоперепада и степени понижения давления газа в турбине . На основании опытных данных принимается КПД турбины и определяем ориентировочные значения мощности турбины при различных расходах газа . Аналогичные построения выполняются для других значений при (рис. 8.1).

Соединив точки (1, 2, 3) на кривых , получим график изменения мощности компрессора .

Рис. 8.1. Совмещение характеристик турбины и компрессора

Значения должны обеспечивать равенство мощностей в точках, соответствующих значению расхода согласно уравнениям:

и .

Графики строятся с использованием опытных и эмпирических зависимостей для значений, которые обеспечивают совместную работу турбины и компрессора в составе турбокомпрессора. Затем аналогичные построения выполняют для других значений частоты вращения ротора .

Далее на исходной характеристике компрессора находят значения , удовлетворяющие условиям совместной работы турбины и компрессора, при различных .

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник