Методические указания по выполнению лабораторных работ Казань 201

Скачать 0.52 Mb.

Название	Методические указания по выполнению лабораторных работ Казань 201
страница	2/4
Тип	Методические указания

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Методические указания

1 2 3 4

РАБОТА № 2

ДРОССЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПО ЧАСТОТЕ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА

Цель работы:

изучить методику получения дроссельной характеристики одновального ГТД ТГ-16М по частоте вращения ротора;
ознакомиться с экспериментальной установкой и провести испытание двигателя;
проанализировать полученные результаты.

2.1. Краткие сведения из теории
Дроссельной характеристикой газотурбинного двигателя по частоте вращения ротора называется зависимость мощности Ne_вв и удельного расхода топлива Се_уд от частоты вращения ротора n при неизменных условиях на входе в двигатель (M_п = 0 (скорость), H = 0 (высота)) и заданной программе регулирования.

Для ГТД ТГ-16М приняты следующие основные режимы работы:

1. Максимальный режим. На этом режиме двигатель развивает максимальную мощность Ne_max при максимально допустимом значении температуры газа перед турбиной Т^*_г_max и максимальной частоте вращения ротора n_max_.. Время работы двигателя на этом режиме ограничивается (до 30 с.) из-за высоких тепловых и силовых нагрузок.

2. Максимальный продолжительный режим. Он обычно определяется величиной мощности Ne_max _пр = (0.85…0.95) Ne_max. На этом режиме, как правило, время непрерывной работы двигателя составляет не более 30-40 минут.

3. Номинальные режимы. Эти режимы характеризуются пониженной мощностью Ne_кр = (0.5…0.8) Ne_max. Они ограничиваются по времени согласно техническим условиям.

4. Режим малый газ. На этом режиме мощность составляет (0.03…0.07) Ne_max. Частота вращения на режиме малого газа несколько превышает режим наименьших допустимых значений частот вращения n_min, при которых двигатель может устойчиво работать. Из-за повышенных значений температуры газа Т_г^* время работы двигателя ограничивается (до 20 с.).

При программе регулирования двигателя (Ne_ген = const) на малых частотах вращения ротора, компрессор и турбина работают на режимах, значительно отличающихся от расчетных, и имеют низкие КПД (рис. 2.1).

В связи с этим мощность турбины N_т на малых частотах вращения существенно меньше, а мощность N_к, которую необходимо подвести к компрессору, значительно больше, чем при (Ne_ген = const) при тех же частотах вращения. На рис. 2.2 изображены условия совместной работы компрессора и турбины при различных значениях температуры Т_г. Равновесные режимы работы турбины и компрессора при увеличении частоты вращения достигаются сначала при уменьшении температуры газа перед турбиной (точки 1, 2 и 3), а затем при увеличении (точки 3, 4 и 5). Таким образом, начиная с минимальных частот вращения ротора, где Т_г^* максимальной, при увеличении n уменьшается Т_г^* вплоть до частот вращения, на которых действительные КПД компрессора и турбины приближаются к расчетным значениям. Далее температура газа перед турбиной начинает возрастать, так как равновесный режим при увеличении частоты вращения и при расчетных значениях КПД компрессора и турбины достигается при более высокой температуре газа перед турбиной.
стр_0005

Рис. 2.1. Изменение КПД компрессора и турбины ГТД от частоты вращения
Характер зависимости Т_г^* от частоты вращения ротора можно объяснить также соответствующим изменением работы компрессора L_к и степени расширения в турбине π_т^* = Р^*_г/Р^*_т_. В области высоких n, где π_т^* = const, температура падает с уменьшением частоты вращения, так как уменьшается работа компрессора L_к. В зоне пониженных частот вращения снижение n приводит к росту Т_г^* вследствие более интенсивного падения π_т^* при дальнейшем уменьшении работы L_к:

Падение

будет усугублять рост Т_г^*.

В экспериментальной практике обычно замеряют не температуру Т_г^*, а однозначно связанную с ней, но более низкую по значению температуру газа за турбиной Т_т^*.

С увеличением частоты вращения ротора двигателя возрастает степень повышения давления воздуха в компрессоре

и соответственно давление, за компрессором

, за газовой турбиной

. При этом растет скорость истечения газа из выходного устройства С_вых и связанная с ней удельная мощность двигателя Ne_yд. Одновременно с ростом степени повышения давления в компрессоре увеличивается расход воздуха через двигатель G_в. Все это приводит к резкому увеличению мощности двигателя, так как

, где Н^*_вх и Н^*_вых – энтальпии на входе и выходе из газовой турбины соответственно.

стр_0006

Рис. 2.2. Изменение температуры газа перед турбиной на равновесных режимах работы турбокомпрессора
При этом тяга двигателя растет примерно пропорционально n^3-4 (рис. 2.2).

Изменение удельного расхода топлива Сe_уд по частоте вращения ротора может быть объяснено с помощью следующей зависимости:

Здесь α – коэффициент избытка воздуха; L₀ – стехиометрический коэффициент, постоянный для конкретного топлива. В области малых и средних частот вращения ротора удельная мощность растет, увеличивается и значение коэффициента воздуха за счет уменьшения температуры

. В результате Се_уд уменьшается. В области, близкой к максимальной частоте вращения ротора, удельная мощность продолжает расти, но увеличение количества топлива, необходимое для роста T^*_г, приводит к значительному уменьшению

. Одновременно в этой области уменьшается

. В результате удельный расход топлива начинает возрастать.
стр_0007

Рис.2.3. Дроссельная характеристика газотурбинного двигателя по частоте вращения
С целью предотвращения помпажа на малых и средних частотах вращения ротора одновального ГТД с осевым компрессором имеют перепуск воздуха из компрессора в атмосферу. Перепуск воздуха происходит через окна, выполненные в корпусе компрессора, которые закрываются при достижении ротором двигателя определенной частоты вращения автоматически управляемыми заслонками или лентой. Так как открытие и закрытие ленты перепуска происходит быстро, то можно пренебречь изменением частоты вращения ротора в этот момент и полагать, что открытие и закрытие ленты перепуска осуществляется мгновенно. В этот момент, очевидно, мощность, расход воздуха, степень повышения давления в компрессоре, температура газов перед турбиной и удельный расход топлива будут изменяться скачкообразно.

В качестве примера рассмотрим (рис. 2.3), как изменяются параметры двигателя РД-9Б в момент открытия ленты перепуска. При открытии ленты перепуска производится выпуск части воздуха из ступени компрессора, что приводит к уменьшению степени повышения давления в компрессоре и к уменьшению расхода через турбину, а следовательно, и через выходное сечение реактивного сопла. Удельная тяга из-за повышения температуры газа перед турбиной, а соответственно и температуры перед реактивные соплом, и одновременного уменьшения степени расширения газа в реактивном сопле из-за снижения π_к^* практически не меняется. В результате тяга двигателя уменьшается. Удельный расход топлива при перепуске воздуха из компрессора в атмосферу возрастает, так как при увеличении

одновременно уменьшается π_к* и α (коэффициент избытка воздуха в камере сгорания).
2.2.Описание установки

Испытания ГТД ТГ-16М проводятся на стенде, описание которого приведено в работе № 1.
2.3. Методика проведения испытаний

На каждом режиме при частоте вращения ротора двигателя производятся измерения и запись в протокол следующих параметров: n, I_ген, V_ген, T_т^*, Р_вх и Т_вх.
2.4. Методика обработки результатов испытаний
Полученные результаты испытаний представляют собой параметры двигателя при данных атмосферных условиях. При обработке результатов испытаний их необходимо привести к стандартным атмосферным условиям.
1. Приведенные обороты двигателя, об/мин:

здесь и далее индекс «зам» относится к замеренным параметрам, а «пр» – к приведенным; Т₀ – температура окружающего воздуха в К,

2. Мощность двигателя Ne_вв определяется по показаниям амперметра и вольтметра.

3. Приведенная мощность двигателя, кВт:

где р₀ – давление окружающей среды при испытании, МПа.
4. Расход топлива G_т определяется по математической модели ГТД.

5. Приведенный часовой расход топлива, кг/ч:

.
6. Удельный приведенный расход топлива, кг/(кВт·ч):
Се_уд.пр = G_т._пp /Ne_пр..

7. Приведенная температура газов за турбиной, К:

8. Степень повышения давления в компрессоре:

Рассчитанные и приведенные к стандартным атмосферным условиям параметры двигателя записываются в протокол обработки результатов испытаний.

2.5. Оформление работы
1. По данным обработки результатов испытаний строятся зависимости Ne_пр, Сe_уд.пр, G_т.пр ,

и π^*_к = f (n_пр.).

2. На основании полученных зависимостей в п. 1 делаются выводы с объяснением изменения параметров двигателя от приведенной частоты вращения.
Контрольные вопросы:

1. Что является дроссельной характеристикой ГТД ТГ-16М.

2. Максимальный режим ГТД ТГ-16М.

3. Максимальный продолжительный режим ГТД ТГ-16М.

4. Номинальные режимы ГТД ТГ-16М.

5. Режим малого газа ГТД ТГ-16М.

6. Методика проведения испытаний ГТД ТГ-16М.

1 2 3 4

Похожие:

	Методические указания по выполнению лабораторных работ Казань 2013 Эксплуатация, диагностика и надежность гту: метод указания/ сост.: Б. М. Осипов, А. В. Титов, Р. Г. Сагадеев.  Казань: Казан гос...		Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и... Методические указания для студентов по выполнению лабораторных и практических работ
	Методические указания по выполнению практических и лабораторных работ... Учебно-методическое пособие предназначенодля студентов 3 курса, обучающихся по профессии 23. 01. 03 Автомеханик. Пособие содержит...		Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Сметное дело» ...
	Методические указания к проведению лабораторных работ рпк «Политехник» Спецкурс по эксплуатации систем электроснабжения: Методические указания к проведению лабораторных работ / Сост. С. В. Хавроничев;...		Методические указания по проведению лабораторных работ по дисциплине «Информатика» Методические указания по проведению лабораторных работ предназначены для студентов гоапоу «Липецкий металлургический колледж» технических...
	Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине... Настоящие методические указания составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Практическое (производственное) обучение»...		Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
	Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине... Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение московской области		Методические указания по выполнению лабораторных работ по междисциплинарному курсу мдк02. 01 ПМ02. Применение микропроцессорных систем, установка и настройка периферийного оборудования
	Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине радиолокационные системы Лабораторная работа №1 «Изучение принципов построения штатной радиолокационной киа»		Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических... Методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ для студентов 2-го курса
	Методические указания к выполнению kjrcobou и дипломной работ по курсу Методические указания к выполнению курсовой и дипломной работ по курсу «Экономика и организация производства на предприятия приборостроения»:...		Методические указания по проведению лабораторных работ Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании пцк по укрупненной группе 140000 Электроснабжение (нпо и спо)
	Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных работ Для студентов зф Автоматизированные системы бронирования и продажи авиационных услуг: Методические указания по изучению курса и выполнению контрольных...		Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов... Организация и схема микробиологического контроля на предприятиях молочной промышленности

Руководство, инструкция по применению