Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Предварительный расчёт состава воздуха





 

Расчёт количества вещества, массовых и мольных долей компонентов и теплоёмкостей производится для воздуха, потребляемого двигателем самолёта на высоте полёта Н=10000 м.

Рассчитаем массовые доли по формуле:

 

 

Обозначим  как  – молекулярная масса смеси:

 

 

Тогда:

 

 

Рассчитаем количество вещества:


 

Найдём удельную газовую постоянную для каждого компонента по формуле:

 

 (3),

 

где R=8,314

Удельные изобарные теплоёмкости компонентов:

Удельные изохорные теплоёмкости компонентов найдём по формуле:

 

 (4)

 

Для газовой смеси определим удельную изобарную теплоёмкость:

 

 

И удельную изохорную теплоёмкость:

 

 

Показатель адиабаты:

 

 

Удельную газовую постоянную:


Определение оптимальной степени сжатия в компрессоре ГТД

 

Для заданного числа М полёта оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД наибольшая. Решение сводится к отысканию максимума функции .

 

Этот максимум в идеальном цикле достигается при значении

 

 (5).

 

Подставив исходные и рассчитанные в разделе 1.1 значения в формулу (5), получим:

 

 

Определение коэффициента избытка воздуха

 

Основано на обеспечении заданной температуры перед турбиной.

Для расчёта примем соотношение  для данного вида топлива :

 

 

Для топлива керосин Т-2 с химической формулой :

Коэффициент избытка воздуха определяется по формуле:

 

 (6), где:

 

 

 

Тогда:

 

 

Расчёт состава продуктов сгорания и рабочей смеси

 

Массы продуктов сгорания:

Количества вещества продуктов сгорания:

Мольные доли компонентов:

 

 (7)

 

Массовые доли компонентов:

 

 (8)

 

Количество топлива, сгорающего в 1 кг воздуха:

 

 

Масса рабочей смеси:

Удельные теплоёмкости рабочей смеси:



Газовая постоянная:

Показатель адиабаты:

Результаты расчётов сведём в таблицы 6 и 7.

 

Таблица 6 – Состав рабочего тела цикла ГТД

Характеристика

Компонент

N2 O2 CO2 H2O

0,297 0,260 0,189 0,462

Воздух 1,039 0,915 0,815 1,859

Воздух 0,742 0,655 0,626 1,397

28 32 44 18

G, кг

Воздух

0,752 0,224 0,013 0,011

Пр. сгор.

0,752 0,2116 0,0244 0,0133

M, кмоль

Воздух

0,0268 0,007 0,000295 0,00061

Пр. сгор.

0,027 0,0066 0,000555 0,000642

g

Воздух

0,752 0,224 0,013 0,011

Пр. сгор.

0,751 0,2113 0,0244 0,0133

r

Воздух

0,7729 0,2015 0,0083 0,0173

Пр. сгор.

0,7759 0,1896 0,0159 0,0184
             

 

Таблица 7 – Характеристики рабочего тела в цикле ГТД

Рабочее тело

Характеристика

G, кг
Воздух 1,015 0,727 0,288 1,396 1
Продукты сгорания 1,018 0,729 0,289 1,396 1,0013

Расчет основных параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла ГТД

Прежде чем перейти к расчёту основных термодинамических параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла ГТД, рассчитаем плотность воздуха, поступающего в диффузор, при известных p0, R и Т0:

Точка 1. Процесс 0–1 – адиабатное сжатие воздуха в диффузоре:

Точка 2. Процесс 1–2 – адиабатное сжатие воздуха в компрессоре:

Точка 3. Процесс 2–3 – изобарный подвод тепла в камере сгорания:

,  – степень повышения температуры

Точка 4. Процесс 3–4 – адиабатное расширение продуктов сгорания в турбине:

Точка 5. Процесс 4–5 – адиабатное расширение в реактивном сопле ГТД до давления окружающей среды :

 

 


Расчет калорических величин цикла ГТД

Определение изменений калорических величин в процессах цикла

 

Внутренняя энергия в процессе:

 

 (9)

 

Энтальпия:

 

 (10)

 

Энтропия для изобарного процесса вычисляется по формуле:

 

 (11)

 

 

Расчёт теплоты процессов и тепла за цикл

Подводимую и отводимую удельные теплоты в изобарном процессе рассчитаем по формуле:

 

 (12)

 

Таким образом, .

Вычислим : .

Расчёт работы процесса и работы за цикл

 

 – работа сжатия газа в диффузоре

 – работа сжатия газа в компрессоре

 – работа газа в турбине

 – работа реактивного сопла

Рассчитаем :

Результаты расчётов представлены в таблице 8.

 

Таблица 8 – Основные параметры состояния рабочего тела в узловых точках цикла, изменение калорических параметров в процессах и за весь цикл идеального ГТД

Значения

Точки

Для цикла

0 1 2 3 4 5
0,265 0,736 5,89 5,89 2,94 0,265 -
2,427 1,17 0,265 0,66 1,084 6,053 -
223,3 299 542 1350 1107 557 -

Значения

Процесс

Для цикла





Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015- 2019 megalektsii.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.