Курсовая работа (кольцевая к.с
.).docСанкт-Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра турбинные двигатели и установки
КУРСОВАЯ РАБОТА
Расчёт камеры сгорания
Преподаватель Капралов В. М.
Студент Грачев А. А.
Группа 5034/1
Санкт-Петербург 2012
Содержание
Введение 3
1.Расчет размеров проточной части кольцевой камеры сгорания 5
2.Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания 7
3. Проектирование завихрителя фронтового устройства жаровой трубы 10
Литература 11
Введение
Целью данного расчета камеры сгорания (к.с.) газотурбинной установки является:
- определение её геометрических размеров;
- определение характеристик рабочего процесса на расчетном режиме.
Основные требования, предъявляемые камере сгорания газотурбинной установки – минимальная концентрация загрязняющих атмосферу веществ в отработавших газах, обеспечение максимальной величины эффективного КПД термического цикла двигателя, экономичность, устойчивость горения, надежность запуска. Для данной к.с. топливом является природный газ (метан).
Исходные данные:
-
Расход воздуха на выходе из компрессора =86,1 кг/с;
-
Давление воздуха на выходе из компрессора =1,62 МПа;
-
Температура воздуха на выходе из компрессора =679,5 К;
-
Температура воздуха на выходе из к.с. =1423 К;
-
Коэффициент избытка воздуха =3,16;
-
Теоретическое кол-во воздуха для окисления 1 кг топлива =16,8;
-
Центральный угол входного «безотрывного» диффузора =25; ْ
-
Диаметр кольцевого канала на входе в к.с. =0,609 м;
-
Площадь сечения входа в к.с. =0,079 м2;
-
Высота на входе в к.с. =0,304 м;
-
Диаметр кольцевого канала на выходе из к.с. =0,843 м;
-
Площадь сечения выхода из к.с. =0,191 м2;
-
Высота канала в выходном сечении к.с. =0,421 м2;
-
Наружный диаметр корпуса к.с. =0,975 м;
-
Внутренний диаметр корпуса к.с. =0,436 м;
-
Длина корпуса к.с. =1,725 м;
-
Площадь отверстий для пленочного охлаждения =0,35;
-
Площадь отверстий на выходе из завихрителей =0,16;
-
Отношение =3;
-
Интенсивность закрутки воздушного потока =1,75;
-
Параметры варьирования: =2,5; =0,3; =1,5;
-
Относительная величина расхода, отбираемого на охлаждение: .
-
Расчет размеров проточной части кольцевой камеры сгорания
1. Площадь миделевого сечения жаровой трубы:
.
2. Средний диаметр жаровой трубы:
.
3. Высота жаровой трубы в миделевом сечении:
.
4. Наружный диаметр жаровой трубы:
.
5. Внутренний диаметр кольцевой части жаровой трубы:
.
6. Суммарная эффективная площадь всех отверстий в жаровой трубе:
.
7. Средняя высота между миделевым и выходным сечениями:
.
8. Длина газосборника жаровой трубы:
.
9. Площадь кольцевых каналов:
.
10. Наружный диаметр корпуса к.с.:
.
11. Внутренний диаметр корпуса к.с.:
.
12. Длина зоны горения:
13. Длина жаровой трубы:
.
14. Степень расширения малого «безотрывного» диффузора:
.
15. Высота канала на выходе из диффузора:
.
16. Длина малого диффузора:
.
17. Расстояние от выхода из диффузора до форсунок:
.
18. Длина к.с.:
.
19. Число топливных форсунок:
.
20. Объем зоны горения:
.
21. Объем жаровой трубы:
22. Площадь боковой поверхности жаровой трубы:
;
;
23. Проверка функциональных ограничений
-
Расчет характеристик рабочего процесса камеры сгорания
При расчете используются критериальные уравнения описывающие результаты теплообменных процессов в потоке газа с подводом тепла и вещества в реакционных объемах к.с. от входа в эти объемы до выхода из них.
1. Коэффициент окружной неравномерности поля температуры газа на выходе из к.с.:
2. Коэффициент радиальной неравномерности поля температуры газа:
3. Индекс эмиссии оксидов азота:
4. Индекс эмиссии многооксидов углерода:
5. Индекс эмиссии несгоревших углеводородов
6. Индекс эмиссии бензопирена:
7. Расчет полноты сгорания:
.
8.Число дымности
9. Коэффициент гидравлического сопротивления жаровой трубы:
.
10. Суммарный коэффициент гидравлического сопротивления к.с.:
11. Коэффициент скорости на входе в к.с.:
.
12. Коэффициент потерь полного давления в к.с.:
.
3. Проектирование завихрителя фронтового устройства жаровой трубы
Для расчета завихрителя необходимо задаться количеством лопаток завихрителя . Обычно число лопаток завихрителя лежит в пределах от 10 до 16, для более стабильного горения примем .
1. Радиус выходного сечения завихрительного устройства:
, где коэффициент расхода.
;
.
2. Исходя из конструктивных соображений, задается .
3. Толщина лопаток завихрителя:
, где:
;
;
Литература
-
Митрофанов В.А., Рудаков О.А., Сигалов Ю. В., Рассохин В.А., Раков Г.Л., Оленников С.Ю. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Основы теории и алгоритм расчета: Учеб. Пособие. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та, 2006. 60с.
-
Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Турбиностроение». ‒3-е изд., перераб. И доп.‒М.: Машиностроение, 1984‒280 с., ил.