- •Содержание
- •1. Теоретические основы теплотехники
- •Тема 1. Основные понятия технической термодинамики
- •Методические рекомендации
- •Тема 2. Тепловые двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего подвода теплоты
- •Методические рекомендации
- •Методические рекомендации
- •Тема 3. Термодинамика газовых потоков и гидравлика
- •Методические рекомендации
- •Тема 4. Реальные газы
- •2. Теория теплообмена
- •Тема 5. Основные виды теплообмена
- •Методические рекомендации
- •3. Источники энергии и теплоэнергетическое оборудование авиапредприятий
- •Тема 6. Виды и формы произведенной и потребляемой энергии в технике и на предприятиях воздушных перевозок
- •Методические рекомендации
- •Тема 7. Газотурбинные двигатели и силовые установки
- •Тема 8. Термодинамические основы работы компрессоров и детандеров
- •Методические рекомендации
- •Тема 9. Конструкция и работа камеры сгорания (кс) авиационных двигателей
- •Методические рекомендации
- •Тема 10. Установки теплоснабжения авиапредприятий. Принципы и схемы систем теплоснабжения
- •Методические рекомендации
- •Тема 11. Холодильные установки Классификация холодильных установок
- •Методические рекомендации
- •Тема 12. Методы учета и контроля расхода энергии применительно к технике и технологиям предприятий га
- •Методические рекомендации
- •4. Контрольная работа для всех специализаций Методические указания к выполнению контрольной работы
- •1. Исходные данные к расчету
- •2. Постановка задачи
- •3. Методические указания по выполнению расчетов
- •3.1. Расчет состава рабочего тела
- •3.4. Расчет состава продуктов сгорания и рабочей смеси
- •4. Расчет основных параметров состояния рабочего тела в узловых точках цикла гтд
- •5. Расчет калорических величин цикла гтд
- •6. Расчет параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения
- •7. Построение идеального цикла в p-V- и t-s- координатах
- •8. Расчет энергетических характеристик гтд
- •9. Рекомендации по оформлению пояснительной записки
- •Приложения
- •Варианты задания
- •Международная стандартная атмосфера
- •Состав атмосферы по высотам
- •Физико-химические свойства керосинов, применяемых для реактивных двигателей
- •Теплотехника
1. Исходные данные к расчету
В прил. 1 приведены варианты заданий (исходных данных) для расчета идеального цикла ГТД с тягой R при полете с числом М за время т
(час) на заданной высоте Н при температуре Т3 газа перед турбиной.
В прил. 2 дана стандартная международная атмосфера (МСА), по
которой определяются исходные р0, ρ, Т0 и состав воздуха (табл. Ш, П2).
Общими для всех вариантов заданий являются:
масса воздуха G = 1 кг:
расчетная схема ГТД (рис. 1, 3);
топливо - керосин различных марок (назначается консультантом) с начальной температурой ТТ = 300 К (см. прил. 2, табл. ПЗ).
2. Постановка задачи
В ходе расчета идеального цикла ГТД следует определить для поступающего в диффузор двигателя воздуха и продуктов сгорания:
мольные доли, массовые доли, изохорные теплоемкости, газовые постоянные, показатели адиабаты;
оптимальное значение степени повышения давления воздуха в компрессоре двигателя;
потребный коэффициент избытка а в камере сгорания;
параметры рабочего тела в узловых точках цикла 1,2,3,4,5;
изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии в процессах за цикл;
теплоту процессов и преобразованное тепло, работу и термический КПД цикла;
основные параметры рабочего тела в двух промежуточных точках процессов 1-2 и 3-5;
по результатам расчетов построить в P-V- и Т- S - координатах идеальный цикл ГТД;
энергетические характеристики двигателя.

Рис. 1. Принципиальная схема ГТД с подводом тепла при р = const: 1-топливный насос; 2-компрессор: 3-камера сгорания; 4-газовая турбина
![]()

Рис. 2. Идеальный цикл ГТД при р = const.
а - в координатах Р-V; б - в координатах T-S

Рис. 3. Конструктивная схема ВРД с турбокомпрессором:
1 - диффузор;2 - центробежный компрессор; 3 - камера сгорания;
4 - газовая турбина; 5 — сопло
3. Методические указания по выполнению расчетов
3.1. Расчет состава рабочего тела
Расчет массовых и мольных (объемных) долей компонентов для воздуха и продуктов сгорания, молекулярной массы, их теплоемкости (см. [3], с. 336) проводится по соотношениям ([1], см. с.18, 33 и 38, [2,3]) для каждого компонента:

для газовой смеси:

По
таблице МСА (см. прил. 2) для заданной
высоты полета принимаются
для воздуха и его состав. Результаты
расчетов по п. 3.1 сводятся в табл. 2 и 3.
Расчетные соотношения для продуктов сгорания (реальные циклы) приведены в п. 3.4 и тоже сводятся в табл. 2 и 3.
Расчет оптимального значения степени повышения давления в компрессоре ГТД
Для заданного числа М полета оптимальное значение можно получить аналитически из условия, что при его значении полезная работа цикла ГТД' - наибольшая. Обычно решение сводится к отысканию максимума
функции![]()
Этот
максимум в идеальном цикле достигается
при значении![]()
равном
Полученное значение используется в дальнейших расчетах параметров цикла.
3.3. Определение коэффициента избытка воздуха
Основано
на обеспечении заданной температуры
перед турбиной. Для расчета примем
соотношение у"
для заданного вида топлива (см. прил. 2,
табл. ПЗ)![]()
![]()
Определяется коэффициент избытка воздуха по формуле [7]

Здесь F, Тх промежуточные расчетные зависимости:

