Projekt silnika śmigłowcowego z wolną turbiną.docx

Projekt silnika śmigłowcowego z wolną turbiną napędową.

Łukasz Krawczyk

IV MDLiK-B gr. 1

113442

1.      Cel projektu:

Wykonanie obliczeń termo-gazodynamicznych silnika śmigłowcowego z wolną turbiną napędową w warunkach normalnych, statycznych na ziemi tj.:

·         pH=101325 Pa;

·         TH=288,15 K;

·         H=0 m;

·         cH=0 m/s,

gdy ciąg silnika, spręż całkowity oraz temperatura spiętrzenia spalin wynoszą odpowiednio:

·         Nsm=1000 kW;

·         πs*=8,1;

·         T3*=1250 K.

2.      Oznaczenie charakterystycznych przekrojów kanału przepływowego turbinowego silnika odrzutowego bez dopalacza:

3.      Założenia do projektu:

·         wykładnik izentropy powietrza:

k=1,4

·         wykładnik izentropy spalin:

k=1,33

·         indywidualna stała gazowa dla powietrza:

R=287 JkgK

·         indywidualna stała gazowa spalin:

R'=289,3 JkgK

·         wartość opałowa paliwa:

Wd=42900 kJkg

·         względny strumień powietrza upuszczany na potrzeby chłodzenia turbiny (dla T3*=1250 K):

νchł=0,03

·         względny strumień powietrza upuszczany na potrzeby pokładowe:

νup=0

·         względny strumień masy powietrza chłodzącego, wracającego do kanału przepływowego turbiny:

νw=0,025

·         straty ciśnienia we wlocie (założenie: ϕ1=0,96; λ1=0,6; σf dla MH<1 wynosi 1):

σwl=σK=1-k-1k+2λ12ϕ121-k-1k+2λ12kk-1=0,987

·         sprawność izentropowa sprężarki (założenie: ηpi*=0,88; ΔηS2*=0,01; ΔηS1*=0, gdyż z obliczeń wynika, że m’≈ 5kg/s):

ηS*=πS*k-1k-1πS*k-1kηpi*-1-∆ηS1*-∆ηS2*=0,8

·         stopień przekazywania ciepła w komorze spalania:

ξKS=0,98

·         współczynnik strat ciśnienia spiętrzenia w komorze spalania:

σKS=0,98

·         sprawność izentropowa turbiny sprzężonej ze sprężarką:

Do wstępnych obliczeń przyjąłem sprawność turbiny na poziomie 0,89. Po otrzymaniu wartości rozprężu, założeniu, że sprawność stopnia turbiny ηpTS*=0,89 oraz uwzględnieniu wartości spadku sprawności na poziomie 0,03 spowodowanym przepływem masowym wynoszącym ok. 5 kg/s mogłem dokładnie wyliczyć sprawność turbiny ze wzoru:

ηTS*=1-1πTS*(k'-1)ηpTS*k'1-1πTS*(k'-1)k'-∆ηTS*=0,873

·         sprawność izentropowa wolnej turbiny:

Do wstępnych obliczeń przyjąłem sprawność turbiny na poziomie 0,89. Po otrzymaniu wartości rozprężu, założeniu, że sprawność stopnia turbiny ηpTW*=0,89 oraz uwzględnieniu wartości spadku sprawności na poziomie 0,03 spowodowanym przepływem masowym wynoszącym ok. 5 kg/s mogłem dokładnie wyliczyć sprawność turbiny ze wzoru:

ηTW*=1-1πTW*(k'-1)ηpTW*k'1-1πTW*(k'-1)k'-∆ηTW*=0,87

·         sprawność mechaniczna zespołu sprężarka-turbina:

ηmTS=0,985

·         sprawność mechaniczna zespołu wolna turbina-reduktor:

ηmTW=0,985

·         liczba Macha w przekroju wyjściowym turbiny:

M4=0,42

·         współczynnik strat prędkości w dyszy wylotowej:

ϕD=0,8

·         współczynnik prędkości w dyszy wylotowej:

λ5=c52k'R'k'+1T5*=0,975

·         współczynnik strat ciśnienia w dyszy wylotowej:

σD=1-k'-1k'+1λ52ϕD21-k'-1k'+1λ52k'k'-1=0,968

·         sprawność śmigła:

ηSM=0,8

·         sprawność reduktora:

ηR=0,98

4.      Algorytm obliczeniowy:

5.      Zestawienie wyników obliczeń przeprowadzonych według powyższego algorytmu (stałe ciepła właściwe) z wynikami obliczeń przeprowadzonych przez program TSO-1 uwzględniający zmienne ciepła właściwe: