Содержание
2.1 Газодинамическая характеристика газотурбинных двигателей
Выходные
параметры двигателя – тяга Р,
удельная тяга Руд
и удельный расход топлива Суд
– всецело определяются параметрами
его рабочего процесса, которые у каждого
типа двигателя находятся в определенной
зависимости от условий полета и параметра,
определяющего режим работы двигателя.
Параметрами
рабочего процесса являются: температура
воздуха на входе в двигатель Tв*,
степень повышения полного давления
воздуха в компрессоре,
степень двухконтурности т,
температура
газа перед турбиной ,
скорость
потока в характерных сечениях
газовоздушного тракта, коэффициенты
полезного действия отдельных его
элементов и т.д.
Условия
полета характеризуются температурой
и давлением невозмущенного потока Тн
и Рн,
а
также скоростью V
(или
приведенной скоростью λн,
или числом М)
полета.
Параметры
Тн
и
V
(М
или λн)
, характеризующие условия полета,
определяют и параметр рабочего процесса
двигателя Тв*.
Потребная
тяга двигателя, установленного на
самолете, определяется характеристиками
планера, условиями и характером полета.
Так, в горизонтальном установившемся
полете тяга двигателя должна в точности
равняться аэродинамическому сопротивлению
самолета Р
=
Q;
при разгоне как в горизонтальной
плоскости, так и с набором высоты, тяга
должна превышать сопротивление
и
чем выше потребные величины ускорения
и угла набора высоты ,
тем
выше потребная величина тяги. Потребная
тяга возрастает также при увеличении
перегрузки (или угла крена) при совершении
виража.
Предельные
значения тяги обеспечиваются максимальным
режимом работы двигателя. Тяга и удельный
расход топлива на этом режиме зависят
от высоты и скорости полета и обычно
соответствуют предельным по условиям
прочности значениям таких параметров
рабочего процесса как температура газа
перед турбиной, частота вращения ротора
двигателя и температура газа в форсажной
камере.
Режимы
работы двигателя, на которых тяга ниже
максимальной, называются дроссельными
режимами. Дросселирование двигателя –
снижение тяги осуществляется уменьшением
теплоподвода.
Газодинамические
особенности газотурбинного двигателя
определяются значениями расчетных
параметров, характеристиками элементов
и программой управления двигателем.
Под
расчетными параметрами двигателя будем
понимать основные параметры рабочего
процесса на максимальных режимах при
определенной для данного двигателя
температуре воздуха на входе в двигатель
= .
Основные
элементы газовоздушного тракта различных
схем двигателей – это компрессор, камера
сгорания, турбина и выходное сопло.
Характеристики
компрессора (каскадов компрессора)
(рис. 5) определяются
Рис.
5. Характеристики компрессора: а-а –
граница устойчивости; в-в – линия
запирания на выходе из компрессора; с-с
– линия рабочих режимов [3]
зависимостью
степени повышения полного давления
воздуха в компрессоре от относительной
плотности тока на входе в компрессор и
приведенной частоты вращения ротора
компрессора, а также зависимостью
коэффициента
полезного действия от степени повышения
полного давления воздуха иприведенной
частоты ротора компрессора:
.
(7)
Приведенный
расход воздуха
связан с относительной плотностью тока
q(λв)
выражением
(8)
где
—
площадь проточной части входного сечения
компрессора, она редставляет собой
величину расхода воздуха при стандартных
атмосферных условиях на земле
= 288 К,
= 101325
Н/м2.
По величине .пр
расход
воздуха при известных значениях полного
давления
и температуры торможения Т*
вычисляется
по формуле
(9)
Последовательность
рабочих точек, определяемых условиями
совместной работы элементов двигателя
на различных установившихся режимах
работы, образует линию рабочих режимов
.
Важной эксплуатационной характеристикой
двигателя является запас устойчивости
компрессора в точках линии рабочих
режимов, который определяется выражением
(10)
Индексу
«гр» соответствуют параметры
границы устойчивой работы компрессора
при том же значении nпр,
что и в точке линии рабочих режимов.
Камеру
сгорания будем характеризовать
коэффициентом полноты сгорания топлива
и
коэффициентом полного давления .
Полное
давление газа в камере сгорания падает
из-за наличия гидравлических потерь,
характеризуемых коэффициентом полного
давления г,
и потерь, вызванных подводом теплоты.
Последние характеризуются коэффициентом
.
Общие
потери полного давления определяются
произведением
. (11)
Как
гидравлические потери, так и потери,
вызванные подводом теплоты, увеличиваются
при повышении скорости потока на входе
в камеру сгорания. Потери полного
давления потока, вызванные подводом
теплоты, увеличиваются также по мере
увеличения степени-подогрева газа,
определяемого отношением значений
температуры потока на выходе из камеры
сгорания и на входе в нее
/.
Увеличение
степени подогрева и скорости потока на
входе в камеру сгорания сопровождается
повышением скорости газа в конце камеры
сгорания, и в случае приближения скорости
газа к скорости звука происходит
газодинамическое «запирание»
канала.
При газодинамическом «запирании»
канала дальнейшее повышение температуры
газа без уменьшения скорости на входе
в камеру сгорания становится невозможным.
Характеристики
турбины определяются зависимостями
относительной плотности тока в критическом
сечении соплового аппарата первой
ступени q(λса)
и коэффициента полезного действия
турбины
от
степени понижения полного давления
газа в турбине, приведенной частоты
вращения ротора турбины и площади
критического сечения соплового аппарата
первой ступени:
Реактивные
сопло характеризуется диапазоном
изменения площадей критического
и
выходного
сечений
и коэффициентом скорости .
На
выходные параметры двигателя существенное
влияние оказывает также характеристика
воздухозаборника, который является
элементом силовой установки самолета.
Характеристика воздухозаборника
представлена коэффициентом полного
давления
где
– полное давление невозмущенного потока
воздуха;
– полное давление потока воздуха у
входа в компрессор.
Каждый
тип двигателя имеет, таким образом,
определенные размеры характерных
сечений и характеристики его элементов.
Кроме того, двигатель имеет определенное
число управляющих факторов и ограничения
по значениям параметров его рабочего
процесса. Если число управляющих факторов
выше единицы, то некоторым условиям
полета и режиму работы в принципе может
соответствовать ограниченная область
значении параметров рабочего процесса.
Из всей этой области возможных значении
параметров рабочего процесса целесообразным
будет лишь одно сочетание параметров:
на максимальном режиме — то сочетание,
которое обеспечивает максимальную
тягу, а на дроссельном режиме — которое
обеспечивает минимальный расход топлива
при определяющем данный режим значении
тяги. При этом необходимо иметь в виду,
что число независимо управляемых
параметров рабочего процесса –
параметров, на основе количественных
показателей которых производится
управление рабочим процессом двигателя
(или кратко – управление двигателем),
равно числу управляющих факторов
двигателя.
И определенным значениям
этих параметров соответствуют определенные
значения остальных параметров.
Зависимость
управляемых параметров от условий
полета и режима работы двигателя
определяется программой управления
двигателем и обеспечивается системой
автоматического управления (САУ).
Условия
полета, оказывающие влияние на работу
двигателя, наиболее полно характеризуются
параметром ,
который
является и параметром рабочего процесса
двигателя. Поэтому под программой
управления двигателем понимается
зависимость управляемых параметров
рабочего процесса или состояния
управляемых элементов двигателя от
температуры торможения воздуха на входе
в двигатель и одного из параметров,
определяющих режим работы – температуры
газа перед турбиной ,
частоты
вращения ротора одного из каскадов
или тяги двигателя Р.
Судовой газотурбинный двигатель
|
СПЕЦПРЕДЛОЖЕНИЯ Продается дизель-генератор HYUNDAI 28 Кватт (продано!) Дизель выполнен в соответствии с требованиями РРР, возможно оформление Подробнее… Продается выставочный образец с сертификатом РРР (продано) Судовой дизель HYUNDAI 132л.с. продан. Подробнее… Дизель LOMBARDINI 20л.с. в наличии. (ПРОДАНО) Отличный выбор для небольшого баркаса или лодки к сезону 2015! Подробнее…
Все спецпредложения |
Судовой газотурбинный двигатель сообщает ход судну, а также обеспечивает на нем потребителей тепловой и электрической энергией. Главные его составляющие – газовая турбина, камера сгорания и компрессор. По сравнению с дизельным двигателем он имеет некоторые отличительные особенности:
Применение его на торговых судах себя не оправдывает, поскольку этот вид двигателей имеет небольшой термический КПД, высокую рабочую температуру и большой расход топлива. В настоящее время их используют лишь на некоторых судах. Преимущественно это суда на воздушных подушках и подводных крыльях, где такие установки применяются в качестве главного и вспомогательного двигателя. Несмотря на положительные особенности, они менее экономичны, чем судовые дизельные двигатели. К тому же для их работы и режима бездействия требуется более тщательный уход. Наиболее часто на промысловых, транспортных, торговых судах, пассажирских лайнерах, прогулочных катерах и яхтах используются дизели. На сегодняшний день есть достаточно много компаний-производителей, поставляющих эти установки на рынок судостроения. Среди них достойное место занимают судовые двигатели LOMBARDINI Marine и HYUNDAI. И это не удивительно, поскольку их высокие технические характеристики, широкий мощностной и модельный ряд дают возможность подобрать эти дизели для судов любого типа. Наша компания, являясь на протяжении многих лет официальным представителем этих концернов в России, занимается продажей судовых дизелей, а также обеспечивает их доставку, установку, гарантийное и последующее обслуживание. Подобрать двигатель Смотртите наш модельный ряд двигателей
Возврат к списку Примеры установокПосмотрите отзывы о нашей работе: устанавливаем двигатели на различные типы судов
Есть вопросы? Заполните форму и мы позвоним вам сами!
Нажимая на кнопку, я принимаю условия соглашения. Мы гарантируем конфиденциальность данных |
НОВОСТИ 23/08/2021 Головное подразделение Гидроком представит рукава (гибкие соединения) с сертификатами РМРС и РРР и бункеровочные рукава (грузовые шланги). Подробнее… 28/04/2021 К новому туристическому сезону на каналах Санкт-Петербурга начнет работать новый теплоход, построенный компанией Astron Marine по проекту ЦПКБ «Стапель» с двигателями серии DD4AF. Подробнее… 09/09/2020 Динамичное развитие индустрии судовой энергетики, основные векторы отраслевого рынка сейчас активно обсуждаются во многих авторитетных СМИ. Подробнее… Все новости |
с
с.
с. до 240л.с.)
с.
с.
Вот почему стояла задача создать не только практичное и неприхотливое в эксплуатации судно, но и сохранить его визуальную аутентичность, мореходные и весовые характеристики. Исходя из этого, чтобы не нарушать целостность и исторический облик судна требовался компактный и малошумный двигатель, который бы не бросался в глаза и занимал мало места.
Исходя из этого, чтобы не нарушать целостность и исторический облик судна требовался компактный и малошумный двигатель, который бы не бросался в глаза и занимал мало места.
Но чтобы чувствовать себя на ней всегда безопасно, потребовалась замена двигателя на более современный агрегат.
Заказчику требовался надежный мощный двигатель с малым расходом топлива и небольшими габаритами, чтобы он смог разместиться в небольшом моторном отсеке катера.
Кроме этого, для осуществления комплексной поставки нам порекомендовали и вало-винтовую группу, которую, как и сам двигатель установили представители компании.
с. – 2шт.)
После замены судовых двигателей, выполненной специалистами компании, теплоход работает бесперебойно и осуществляет пассажирские морские и речные (по Волге и Каме) рейсы.
Свой поиск мы завершили на сайте Гидроком-Моторс. Цена Судового двигателя является относительно невысокой. А его устройство простым.
Но чтобы характеристики были совершенными, требовалось и оснастить его соответствующим судовым двигателем, который бы отличался мощностью, экономичностью, компактностью, низким уровнем шума и отсутствием вибраций, низкой ценой.
Но чтобы характеристики были совершенными, требовалось и оснастить его соответствующим судовым двигателем, который бы отличался мощностью, экономичностью, компактностью, низким уровнем шума и отсутствием вибраций, низкой ценой.
газотурбинный двигатель | Британика
Заголовок
Просмотреть все СМИ
- Связанные темы:
-
Цикл Брайтона
газотурбинный двигатель открытого цикла
коптильня
двигатель с регулируемым циклом
удельная мощность
См. всю соответствующую информацию →
газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины.
Этот термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего как минимум из компрессора, камеры сгорания и турбины.
Общие характеристики
Полезную работу или тягу можно получить от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу за счет ускорения потока выхлопных газов турбины через сопло. Большое количество энергии может быть произведено таким двигателем, который при той же мощности намного меньше и легче, чем поршневой двигатель внутреннего сгорания. Поршневые двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью коленчатого вала, тогда как газовая турбина напрямую передает мощность вращения вала. Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективной установки должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации.
Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.
Циклы газотурбинного двигателя
Большинство газовых турбин работают по открытому циклу, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре и затем подается в камеру сгорания. Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который проходит вокруг секции горения, а затем смешивается с очень горячими дымовыми газами, требуется для поддержания достаточно низкой температуры на выходе из камеры сгорания (фактически на входе в турбину), чтобы турбина могла работать непрерывно. Если блок должен производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остаток доступен для подачи работы вала к генератору, насосу или другому устройству.
В реактивном двигателе турбина спроектирована так, чтобы обеспечить мощность, достаточную для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины при промежуточном давлении (выше местного атмосферного давления) и подается через сопло для создания тяги.
Сначала рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при температуре 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаля, он затем поглощает тепло от топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширяться через турбину обратно в атмосферное. давление. Для этого идеализированного устройства потребуется мощность турбины 1,68 киловатта на каждый киловатт полезной мощности, при этом 0,68 киловатта поглощается для привода компрессора. Тепловой КПД агрегата (чистая произведенная работа, деленная на энергию, добавленную за счет топлива) составит 48 процентов.
Фактическая производительность простого открытого цикла
Если для агрегата, работающего в пределах одного и того же давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов (, т. е. , работа идеального компрессора равна 0,8-кратной фактической работе, а идеальный выход), ситуация резко меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый произведенный киловатт полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатта, а работа компрессора становится равной 1,71 киловатта. Тепловой КПД падает до 25,9.процент. Это иллюстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложилось так, что разработка эффективных компрессоров была труднее, чем эффективные турбины, что задержало разработку газотурбинного двигателя. Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.
КПД и выходная мощность могут быть увеличены за счет повышения температуры на входе в турбину.
Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбин движутся с высокими скоростями и подвергаются сильным центробежным нагрузкам, температура на входе в турбину выше 1100°C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует оптимальная степень повышения давления. Современные авиационные ГТУ с охлаждением лопаток работают при температуре на входе в турбину выше 1370°С и степени повышения давления около 30:1.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас
Промежуточное охлаждение, подогрев и регенерация
В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на массу и размер диаметра. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по идеализированному выше простому циклу Брайтона.
Эти ограничения не распространяются на стационарные газовые турбины, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности. Улучшения могут включать (1) снижение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) снижение расхода топлива за счет регенерации.
Первое усовершенствование будет включать сжатие воздуха при почти постоянной температуре. Хотя на практике этого достичь невозможно, его можно приблизить к промежуточному охлаждению (, т. е. , сжимая воздух в два или более этапов и охлаждая его водой между этапами до исходной температуры). Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха, а вместе с ним и необходимую работу сжатия.
Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения.
Этот процесс аналогичен повторному нагреву, используемому в паровой турбине.
Оба подхода требуют значительного дополнительного оборудования и используются реже, чем третье усовершенствование. Здесь горячие выхлопные газы турбины проходят через теплообменник или регенератор для повышения температуры воздуха, выходящего из компрессора перед сгоранием. Это уменьшает количество топлива, необходимое для достижения желаемой температуры на входе в турбину. Однако повышение эффективности связано с большим увеличением первоначальных затрат и будет экономически выгодным только для агрегатов, которые работают почти непрерывно.
газотурбинный двигатель | Британика
Заголовок
Просмотреть все СМИ
- Связанные темы:
-
Цикл Брайтона
газотурбинный двигатель открытого цикла
коптильня
двигатель с регулируемым циклом
удельная мощность
См. всю соответствующую информацию →
газотурбинный двигатель , любой двигатель внутреннего сгорания, использующий газ в качестве рабочего тела, используемого для вращения турбины.
Этот термин также обычно используется для описания полного двигателя внутреннего сгорания, состоящего как минимум из компрессора, камеры сгорания и турбины.
Общие характеристики
Полезную работу или тягу можно получить от газотурбинного двигателя. Он может приводить в действие генератор, насос или воздушный винт или, в случае чисто реактивного авиационного двигателя, развивать тягу за счет ускорения потока выхлопных газов турбины через сопло. Большое количество энергии может быть произведено таким двигателем, который при той же мощности намного меньше и легче, чем поршневой двигатель внутреннего сгорания. Поршневые двигатели зависят от движения поршня вверх и вниз, которое затем должно быть преобразовано во вращательное движение с помощью коленчатого вала, тогда как газовая турбина напрямую передает мощность вращения вала. Хотя концептуально газотурбинный двигатель представляет собой простое устройство, компоненты эффективной установки должны быть тщательно спроектированы и изготовлены из дорогостоящих материалов из-за высоких температур и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации.
Таким образом, установки газотурбинных двигателей обычно ограничиваются крупными установками, где они становятся рентабельными.
Циклы газотурбинного двигателя
Большинство газовых турбин работают по открытому циклу, в котором воздух забирается из атмосферы, сжимается в центробежном или осевом компрессоре и затем подается в камеру сгорания. Здесь топливо добавляется и сжигается при практически постоянном давлении с частью воздуха. Дополнительный сжатый воздух, который проходит вокруг секции горения, а затем смешивается с очень горячими дымовыми газами, требуется для поддержания достаточно низкой температуры на выходе из камеры сгорания (фактически на входе в турбину), чтобы турбина могла работать непрерывно. Если блок должен производить мощность на валу, продукты сгорания (в основном воздух) расширяются в турбине до атмосферного давления. Большая часть мощности турбины требуется для работы компрессора; только остаток доступен для подачи работы вала к генератору, насосу или другому устройству.
В реактивном двигателе турбина спроектирована так, чтобы обеспечить мощность, достаточную для привода компрессора и вспомогательных устройств. Затем поток газа выходит из турбины при промежуточном давлении (выше местного атмосферного давления) и подается через сопло для создания тяги.
Сначала рассматривается идеализированный газотурбинный двигатель, работающий без потерь по этому простому циклу Брайтона. Если, например, воздух поступает в компрессор при температуре 15 ° C и атмосферном давлении и сжимается до одного мегапаскаля, он затем поглощает тепло от топлива при постоянном давлении до тех пор, пока температура не достигнет 1100 ° C, прежде чем расширяться через турбину обратно в атмосферное. давление. Для этого идеализированного устройства потребуется мощность турбины 1,68 киловатта на каждый киловатт полезной мощности, при этом 0,68 киловатта поглощается для привода компрессора. Тепловой КПД агрегата (чистая произведенная работа, деленная на энергию, добавленную за счет топлива) составит 48 процентов.
Фактическая производительность простого открытого цикла
Если для агрегата, работающего в пределах одного и того же давления и температуры, компрессор и турбина имеют КПД только 80 процентов (, т. е. , работа идеального компрессора равна 0,8-кратной фактической работе, а идеальный выход), ситуация резко меняется, даже если все остальные компоненты остаются идеальными. На каждый произведенный киловатт полезной мощности турбина теперь должна производить 2,71 киловатта, а работа компрессора становится равной 1,71 киловатта. Тепловой КПД падает до 25,9.процент. Это иллюстрирует важность высокоэффективных компрессоров и турбин. Исторически сложилось так, что разработка эффективных компрессоров была труднее, чем эффективные турбины, что задержало разработку газотурбинного двигателя. Современные агрегаты могут иметь КПД компрессора 86–88 процентов и КПД турбины 88–90 процентов при проектных условиях.
КПД и выходная мощность могут быть увеличены за счет повышения температуры на входе в турбину.
Однако все материалы теряют прочность при очень высоких температурах, а поскольку лопатки турбин движутся с высокими скоростями и подвергаются сильным центробежным нагрузкам, температура на входе в турбину выше 1100°C требует специального охлаждения лопаток. Можно показать, что для каждой максимальной температуры на входе в турбину существует оптимальная степень повышения давления. Современные авиационные ГТУ с охлаждением лопаток работают при температуре на входе в турбину выше 1370°С и степени повышения давления около 30:1.
Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас
Промежуточное охлаждение, подогрев и регенерация
В авиационных газотурбинных двигателях необходимо обращать внимание на массу и размер диаметра. Это не позволяет добавлять дополнительное оборудование для повышения производительности. Соответственно, двигатели коммерческих самолетов работают по идеализированному выше простому циклу Брайтона.
Эти ограничения не распространяются на стационарные газовые турбины, в которые могут быть добавлены компоненты для повышения эффективности. Улучшения могут включать (1) снижение работы сжатия за счет промежуточного охлаждения, (2) увеличение мощности турбины за счет повторного нагрева после частичного расширения или (3) снижение расхода топлива за счет регенерации.
Первое усовершенствование будет включать сжатие воздуха при почти постоянной температуре. Хотя на практике этого достичь невозможно, его можно приблизить к промежуточному охлаждению (, т. е. , сжимая воздух в два или более этапов и охлаждая его водой между этапами до исходной температуры). Охлаждение уменьшает объем обрабатываемого воздуха, а вместе с ним и необходимую работу сжатия.
Второе усовершенствование включает повторный нагрев воздуха после частичного расширения через турбину высокого давления во втором наборе камер сгорания перед подачей его в турбину низкого давления для окончательного расширения.