Курсовая работа: 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.

Высота

Температура

Бар. давление

Плотность

Скорость звука


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 pс, 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 ср, близкими к соответствующим значениям для воздуха.

Зададимся:

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

,

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 pс.

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

0 26500 223,2 2,399
2 1695930 671,1 0,11
3 1695930 1280 0,21
5 26500 425,7 4,575

Энергетические характеристики процессов цикла

0-2 351567,468 479139,6 0
2-3 477916,27 651336,188 690,69
3-5 -670537,449 -913853,18 0
5-0 -158946,29 -216622,6 -690,69

Список использованной литературы

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

Энергоэкономическая эффективность применения авиационных двигателей на ...
Overview Свойства газов Компрессор Свойства газов (2) Камера сгорания Свойства газов (750) Свойства газов (outlet) Свойства газов (x) Газовая турбина ...
КПД камеры сгорания
Теплоемкость продуктов сгорания при Tq и a
Раздел: Рефераты по теплотехнике
Тип: реферат
Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты
Министерство образования и науки Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...
5.1 Влияние степени сжатия на термический КПД цикла
Следовательно, по мере увеличения нагрузки двигателя термический КПД цикла при постоянном давлении уменьшается (приложение 2). Это подтверждается sT - диаграммой (приложение 1 ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа
Научно-технический прогресс газотурбинных установок магистральных ...
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургский ...
адиабатическое сжатие рабочего тела (воздуха) в воздухозаборнике (отрезок Н-В на диаграмме) и в компрессоре (отрезок В-К) от атмосферного давления Рн до давления Р*к. В авиационных ...
Основными показателями цикла являются удельная работа Lуд (работа, отнесённая к 1 кг рабочего тела) и эффективный КПД ѭе, равный отношению работы цикла Lц к количеству теплоты Q1 ...
Раздел: Рефераты по физике
Тип: реферат
Расчет параметров рабочего процесса и выбор элементов конструкции ...
МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) Кафедра "Локомотивы и локомотивное ...
mCР" - средняя молярная теплоемкость продуктов сгорания при постоянном давлении в точке "z", кДж/моль.К;
... ход поршня, среднее эффективное давление, максимальное давление сгорания, степень сжатия, значение эффективного КПД, а также вычертить в упрощенном виде в масштабе 1:50 или 1:100 ...
Раздел: Рефераты по транспорту
Тип: учебное пособие
Общая и неорганическая химия
Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Порядок заполнения орбиталей электронами Теория строения атома основана на ...
Согласно закону Ломоносова - Лавуазье - Лапласа теплота (энтальпия) образования сложного вещества равна по величине, но противоположна по знаку теплоте (энтальпии) разложения ...
... бесконечно медленно) циклический процесс, в котором система последовательно получает малые количества теплоты dQ при соответствующих значениях абсолютной температуры Т, интеграл от ...
Раздел: Рефераты по химии
Тип: учебное пособие