Осевой компрессор проектируемого ГПА при нормальных атмосферных условиях (Ро=0,1013Мпа; То=285К) должен обеспечивать следующие характеристики работы в расчетном режиме:
массовый расход воздуха;
степень повышения давления;
КПД компрессора.
Воздушный осевой компрессор должен работать в диапазоне применяемого приведенного расхода 0,8 … 1,09 от расчетного значения.
Для создания проточной части воздушного осевого компрессора в качестве модели используем проточную часть воздушного осевого компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4, выпускаемой НЗЛ.
Моделирование осевого компрессора проектируемой установки можно провести двумя способами:
В качестве точки моделирования на характеристике осевого компрессора выбрать прежнюю расчетную точку, ввести коэффициент моделирования m и уменьшить частоту вращения ротора на этот коэффициент.
Расчетную точку на характеристике компрессора сместить по частоте вращения ротора; при этом размеры компрессора остаются прежними.
Наиболее оправданным является выбор первого варианта, так как он не приводит к снижению КПД, в то время как второй вариант ведет к снижению КПД на 1-1,5%.
Определим коэффициент моделирования
где:
G проект = 83,72 кг/с - расход воздуха через проектный компрессор;
G модель = 86,20 кг/с - расход воздуха через модельный компрессор;
ТВ проект = 288 К - температура воздуха на входе в проектный компрессор;
ТВ модель = 288 К - температура воздуха на входе в модельный компрессор;
Р1 проект = 101,3 кПа - давление воздуха на входе в проектный компрессор;
Р1 модель= 101,3 кПа - давление воздуха на входе в модельный компрессор;
Частоту вращения проектного воздушного осевого компрессора определим используя следующее соотношение:
Предварительный расчет
Чтобы распределить теплоперепад между ступенями, необходимо определить степень понижения давления, расход газа, работу расширения газа в турбине, полезную работу и полезную мощность этой турбины. Часть данных известна из задания и теплового расчета. Результаты предварительного расчета сведены в табл.2.1
Давление газа перед турбиной
Данные предварительного расчета
|
Наименование величины |
Формула |
Обозн |
Разм. |
Величина |
|
Температура газа перед турбиной |
задано |
Т0* |
К |
1063 |
|
Давление газа перед турбиной |
найдено |
Р0* |
МПа |
0,4236 |
|
Полная мощность турбины |
задано |
N |
МВт |
10 |
|
Частота вращения ротора ТВД |
задано |
nТВД |
об/мин |
5280 |
|
Частота вращения ротора ТНД |
задано |
nТНД |
об/мин |
4800 |
|
Атмосферное давление |
задано |
Ра* |
Па |
101300 |
|
Расход газа через турбину |
из расчета |
|
кг/с |
82,83 |
|
Степень расширения |
из расчета |
Т |
- |
3,982 |
|
Адиабатический теплоперепад в турбине |
|
Hад* |
кДж/кг |
358,1 |
|
Полная температура газа за турбиной |
|
ТZ* |
K |
791,5 |
|
Давление за выходным трактом |
Р0*/Т |
РТ* |
МПа |
0,106 |
|
Удельный объем газа за турбиной |
RТZ* /РТ* |
Т |
м3/кг |
2,143 |
|
Скорость перед диффузором |
задано |
СZ |
м/с |
220 |
|
Скорость в выходном патрубке |
задано |
СВЫХ |
м/с |
50 |
|
КПД выходного диффузорного патрубка |
задано |
Д |
- |
0,5 |
|
Потеря полного давления в диффузоре |
|
РД |
Па |
5355 |
|
Полное давление за ступенью |
|
РZ* |
Па |
111737 |
|
Давление за последней ступенью |
|
РZ |
МПа |
0,100 |
|
Адиабатический теплоперепад в турбине по параметрам торможения |
|
Hад1-z |
кДж/кг |
370,5 |
