4.4. Перевірочний розрахунок камери згоряння

Тип, конструктивні особливості і розміри камери згоряння вибирають відповідно до рекомендацій, приведеними в навчальній літературні, а також виходячи з конструктивних рішень, прийнятих у двигуні-прототипі. Перевірочний розрахунок камери згоряння полягає у визначенні її питомої теплонапруженості і порівнянні цих значень з рекомендованими.

Досконалість камери згоряння, тобто її габарити і питому масу, визначають за її питомою теплонапруженістю або, іншими словами, по кількості тепла, що виділяється за одиницю часу в одиниці об'єму, і віднесеному до тиску газу:

,

де _Г=0,980…0,995 – коефіцієнт повноти згоряння палива; G_п– годинна витрата палива, кг/год; Vж – об’єм жарової труби, м³; Hu - нижча теплотворна здатність палива (для авіаційного гасу Hu=42500…43500 кДж/кг); р_к^ – повний тиск повітря на виході з компресора, Па.

Годинну витрату палива G_п(кг/год)розраховують за формулою:

G_п= C_R×R

де R - тяга двигуна (Н), C_R – питома витрата палива (кг/кгс*год), беруться відповідно до параметрів двигуна-прототипа.

Тиск повітря з компресора р_к^ береться відповідно до варіанту завдання студента, а обсяг жарової труби Vж розраховують після її проектування, ви­конаного відповідно до конструктивних особливостей камери згоряння двигуна-прототипу.

Рекомендована теплонапруженість для ГТД великого ресурсу знаходиться в межах (1,2…6,5)10⁶ Дж/(м³годПа). Розраховану за формою тепло напруженість Qv порівнюють з рекомендованою і формулюють висновок про досконалість спроектованої камери згоряння.

4.5. Визначення критичної частоти обертання ротора двигуна

Приведені у списку літератури методи розрахунку валу ротора ГТД вимагають попереднього виконання конструктивного креслення валу; але якщо виявиться, що знайдене розрахунком критичне число оборотів трохи відрізняється від працюючого прототипу, то і креслення і досить трудомісткий розрахунок потрібно буде переробляти. Тому доцільно мати в розпорядженні який-небудь простий, хоча і наближений метод розрахунку, що дозволяє оцінити правильність вибору діаметру валу в процесі його конструювання.

Такий метод, запропонований інженер В. В Звягінцев, що зводиться до наближеного визначення критичного числа обертів багатоступінчастого ротора з дисками на двох опорах по наступній формулі:

n_k = 23,5 ×

де D— максимальний діаметр валу в(мм)

l— відстань між опорами в(м)

G — сила тяжіння ротора в(Н).

При цьому припустило, що вал має найбільший діаметр посередині, звідки у напрямку до підшипників діаметр валу поступово зменшується.

Якщо діаметр валу приблизно постійний по усій його довжині, то

n_k = 25,4 ×

Погрішність визначення n_k по цих формулах складає ±3,5% в порівнянні з енергетичним методом.

Для знаходження сили тяжіння ротора необхідно використати формулу:

G=М_ротор×g

де М_ротор– маса ротора (кг);

g–прискорення вільного падіння g = 9,8 (Н/кг).

Для одновальних двигунів маса ротора М_ротор розраховується за формулою:

М_ротор =0,3×М_двиг

де М_двиг– маса двигуна (кг), приймається згідно з масою двигуна-прототипу.

Для дововальних двигунів слід розраховувати критичне число обертів ротора високого тиску, тому силу тяжіння ротора G знаходять для ротора високого тиску, що розраховується за формулою:

G=М_{ротор. ВТ}×g

Маса ротора високого тиску М_{ротор. ВТ} розраховується за наступним масивом формул:

М_ротор =0,3×М_двиг

М_{ротор. ВТ} =0,37×М_ротор

Після розрахунку критичного числа обертів ротора робиться висновок відносно типу ротора «гнучкого» або жорсткого, та порівнюють з режимними обертами двигуна-прототипу.