Расчетные величины воздуха за десятой ступенью компрессора

1. Давление воздуха за ступенью:

p_{2 (10)}= p₁ + 10 ∙ ∆p_{СТ К}=0,9+10∙0,825=9,15 бар.

2. Отношение давлений:

ε_{1 (10)}= p_{2 (10)} / p₁=9,15/0,9=10,167.

3. Базовое отношение относительных давлений:

π_{02 t (10)}= π₀₁ ∙ ε_{1 (10)}=1,2144∙10,167=12,3468.

4. Базовая энтропия:

Методом интерполяции по таблицам, f(π_{02 t (10)}): s⁰_{2 t (10)}=7,3293 кДж/(кг ∙ К).

5. Энтальпия в обратимом процессе:

Методом интерполяции по таблицам, f(π_{02 t (10)}): h_{2t (10)}=560,8190 кДж/кг.

6. Температура в обратимом процессе:

Методом интерполяции по таблицам, f(π_{02 t (10)}): t_{2t (10)}=282,70  ^OC.

7. Удельная работа в обратимом процессе:

ℓ_{к t (10)}= h_{2t (10)} – h₁=560,8190 -288,9953=271,8237 кДж/кг.

8. Удельная работа в необратимом процессе:

ℓ_{к (10)}= ℓ_{к t (10)} / η^к_oi=271,8237 /0,87=312,4410 кДж/кг.

9. Энтальпия в необратимом процессе:

h_{2 (10)}= h₁ + ℓ_{к (10)}= 288,9953+312,4410 =601,4363 кДж/кг.

10. Температура в необратимом процессе:

Методом интерполяции по таблицам, f(h_{2 (10)}): t_{2 (10)}=321,2516  ^OC.

1.6. Расчёт удельной работы ОК. Расчётные величины воздуха за последней ступенью компрессора в необратимом процессе с учетом отбора воздуха из проточной части компрессора

1. Относительное давление: ε₁ = 14,75.

2. Давление рабочего тела на выходе из компрессора:

p₂= ε₁ ∙ p₁=14,75∙0,9=13,275 бар.

3. Удельная работа компрессора в необратимом процессе:

ℓ_к = 1,0 ∙ ℓ_{к (5)} + (1,0 – 0,003)∙ (ℓ_{к (7)} – ℓ_{к (5)}) + (1,0 – 0,003 – 0, 019) ∙ (ℓ_{к (10)} - ℓ_{к (7)}) +  

+ (1,0 – 0,003 – 0, 019 – 0,039) ∙ (ℓ_{к (15)} - ℓ_{к (10)}) = 1,0 ∙ ℓ_{к  (5)} + 0,997∙ (ℓ_{к (7)} – ℓ_{к (5)}) + 

+ 0,978 ∙ (ℓ_{к (10)} - ℓ_{к (7)}) + 0,939 ∙ (ℓ_{к (15)} - ℓ_{к (10)}) =

=1,0 ∙ 41,1709 + 0,997∙ (256,902 – 41,1709) + 0,978 ∙ (312,4410– 256,902) + 0,939 ∙ (384,7049– 312,4410)= 378,4276 кДж/кг.

4. Теплосодержание рабочего тела в конце процесса сжатия:

h₂ = h₁ + ℓ_к= 288,9953+ 378,4276 =667,4229 кДж/кг.

5. Температура воздуха:

Методом интерполяции по таблицам, f(h₂): t₂=383,88 ^OC.

6. Базовая энтропия:

Методом интерполяции по таблицам, f(h₂): s⁰₂ =7,5051 кДж/(кг ∙ К).

7. Приращение энтропии:

∆s= s⁰₂ – s⁰_2t=7,5051 -7,4364=0,0687 кДж/(кг ∙ К).

8. Удельная энтропия:

s₂ = s₁ + ∆s = 6,6945 + 0,0687 = 6,7632 кДж/(кг ∙ К).

9. Базовое отношение относительных давлений:

Методом интерполяции по таблицам, f(t₂): π₀₂=22,7469.

10. Теплоемкость:

Методом интерполяции по таблицам, f(t₂): c_{P 2}=1,0640 кДж/(кг ∙ К).

1.7. Расчет параметров воздуха за ОК с учетом процессов в спрямляющем аппарате и диффузоре.

1. Давление воздуха за спрямляющим аппаратом:

p_{2 СА}= p₂ – ∆p_СА=13,275-0,048=13,227 бар.

2. Давление воздуха за выходным диффузором компрессора:

p_{2 К}= ε_{Д К} ∙ p_{2 СА}=1,01∙13,227=13,3593 бар.

3. Повышение давления в диффузоре:

∆p_{Д К}= p_{2 К} – p_{2 СА}=13,3593 -13,227 =0,1323 бар.

4. Изоэнтропийный перепад энтальпий в диффузоре:

∆H_{Д К t}= c_{P 2} ∙ T₂ ∙ (ε_{Д К} ^{(k – 1) / k} – 1)=1,064∙663,0637∙(1,01^{(1,377-1)/1,377}-1)=1,925 кДж/кг.

5. Действительный тепловой перепад энтальпий в диффузоре:

∆H_{Д К}=∆H_{Д К t} / η_Д=1,925/0,75=2,567 кДж/кг.

 

Степени повышения давления воздуха в компрессоре

 

1. По параметрам между атмосферным давлением и давлением воздуха за выходным диффузором компрессора:

ε_{1 НВ}= p_{2 К} / p_НВ=13,3593 /0,96=13,916.

2. В лопаточном аппарате компрессора:

ε_{1 ЛА}= p₂ / p₁=13,275/0,9=14,75.

3. Собственно в компрессоре, то есть от входа в первую ступень до входа в камеру сгорания:

ε_{1 К}= p_{2 К} / p₁=13,3593 /0,9=14,844.

 

Тепловой расчёт камеры сгорания (КС)

Оценка КПД камеры сгорания.

Общий КПД камеры сгорания можно выразить в виде произ­ведения:

η_КС = η^Т_КС ∙ η^А_КС.                                                                  (2.1)

Здесь: η^Т_КС – тепловой КПД КС; η^А_КС – аэродинамический КПД КС.

Тепловой КПД камеры сгорания, учитывающий все тепловые потери, определяется по формуле:

η^Т_КС = 1 – (Q_НС + Q_ОХЛ) / (Q^Р_Н),                                                      (2.2)

где: Q_НС – потери теплоты от неполного сгорания топлива (химический и физический недожог), кДж/м³ , (кДж/кг). У современных КС эти потери не должны превышать 1¸5 % общего расхода теплоты при работе во всем диапазоне рабочих нагрузок и 1¸3 % при работе на расчетной нагрузке;

Q_ОХЛ – потери за счет отдачи теплоты в окружающее пространство нагретой поверхностью КС и примыкающих к ней трубопроводов. Эти потери обычно бывают не более 0,5 % расхода теплоты, кДж/м³ , (кДж/кг).

В существующих камерах сгорания тепловой КПД при работе на расчетном режиме:

η^Т_КС = 0,97 … 0,98.

Полные потери давления в камере сгорания складывается из следующих составляющих:

а) гидравлические (аэродинамические) потери, которые возникают без подвода теплоты в камере в результате потерь на трение при прохождении газового потока и наличия местных сопротивлений от воздухонаправляющих рёбер, завихрителей и т.д. Эти потери определяются при холодной продувке камеры;

б) дополнительные потери давления, вызванные нагревом газа при сгорании топлива в камере. Плотность газа в этом случае уменьшается, а скорость газового потока увеличивается (за счет увеличения объёмного расхода газа).

Потери давления в камере сгорания снижают КПД ГТУ. Это можно учесть с помощью аэродинамического КПД камеры сгорания η^А_КС, который обычно составляет:

η^А_КС = 0,98 … 0,99.

Итак, окончательно принимаем:

№	Наименование величины	Обозначение	Размерность	Значение	Источник, способ определения
1	Тепловой КПД КС	ηТКС	–	0,975	Принято по рекомендациям
2	Аэродинамический КПД КС	ηАКС	–	0,97	Принято по рекомендациям
3	Общий КПД КС	ηКС	–	0,941	ηТКС ∙ ηАКС