Анализ влияния состава газового топлива на показатели эффективности авиационного газотурбинного двигателя

• Автор: Гулина, Светлана Анатольевна
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА О ПРИМЕНЕНИИ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ ТОПЛИВ ДЛЯ АВИАЦИОННЫХ ГТД
1Л Использование альтернативных топлив для авиационных ГТД
1Л Л Перспективы использования топливного газа для
авиационных ГТД
1 Л.2 Основные направления и проблемы использования авиационных ГТД в наземных условиях
1.2 Расчет циклов ГТД
1.2.1 Расчет идеальных циклов ГТД
1.2 Л Л Расчет идеального цикла ГТД с подводом теплоты
при р=сопз1 (цикл Брайтона)
1.2.1.2 Расчет идеального цикла ГТУ с
регенерацией теплоты
1.2.2 Расчет действительных циклов ГТД
1.3 Результаты исследований для натурных ГТД различных типов
1.4 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА РАЗЛИЧНЫХ
СХЕМ ГТД, РАБОТАЮЩИХ НА ГАЗОВОМ ТОПЛИВЕ
2.1 Обоснование необходимости учета переменности
свойств рабочего тела ГТД
2.1.1 Алгоритм расчета свойств рабочего тела
2.1.2 Алгоритм термодинамического расчета с использованием термодинамических параметров рабочего тела для

продуктов сгорания газового топлива
2.2 Методика термодинамического расчета ГТД различных схем
с использованием разработанного алгоритма

2.2.1 Методика расчета ТРДД и ТВаД
2.2.2 Методика расчета конвертируемых для работы в

наземных условиях авиационных ГТД
2.3 Анализ результатов расчета ТРДД и ТВаД для различных

составов газового топлива
2.4 Анализ и выводы по результатам расчетов
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА ГТД В СОСТАВЕ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА
3.1 Описание экспериментальной установки на базе газотурбинного двигателя МБ
3.1.1 Схема теплотехнических измерений
экспериментальной газотурбинной установки
3.1.2 Контрольно-измерительные приборы
3.2 Анализ точности определения тепловых испытаний
3.3 Расчет параметров установки, результаты исследования
3.3.1 Определение мощности методом теплового баланса
3.3.2 Определение мощности на муфте
методом «ГТУ- Нагнетатель»
3.3.3 Определение мощности методом измерения крутящего момента на силовом вале с помощью торсионного вала
3.4 Анализ результатов экспериментального исследования
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО АЛГОРИТМА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА НА ОСНОВЕ УЧЕТА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ТЕЛА ГТД ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ
4.1 Исследование термодинамических циклов ГТД с использованием энергетического метода исследования

4.1.1 Энергетический расчет конвертируемых для
наземного применения авиационных ГТД
4.1.2 Анализ влияния начальных параметров цикла на эффективность привода конвертируемых авиационных ГТД
4.2 Эксергетический метод исследования термодинамических
циклов ГТД
4.2.1 Эксергетический анализ для наземных ГТД,
работающих на природном газе
4.2.2 Оценка эффективности приводных ГТД, работающих
на природном газе
4.3 Выводы по результатам энергетического и эксергетического
методов анализа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ: Акты внедрения результатов работы

Поскольку одни и те же процессы и циклы используются в ГТУ различных типов, отличаются лишь значениями параметров, рассмотрим лишь общие особенности циклов, не относящиеся к конкретным установкам.
Процесс подвода теплоты во всех современных ГТУ осуществляется при постоянном давлении рабочего тела в камере сгорания, поэтому такие ГТУ называются работающими по циклу р = const.
Современные и перспективные ГТУ с р = const работают или могут работать по циклам, приведенным на рисунке 1.1, 1.3, 1.4. Действительные схемы, могут отличаться от приведенных на этих рисунках принципиальных схем числом валов и агрегатов, в которых протекают процессы, составляющие термодинамический цикл. Эти отличия объясняются несколькими причинами, в частности стремлением обеспечить требуемые характеристики ГТУ и оптимальные параметры узлов.
На рисунке. 1.8 в Т-S координатах изображены идеальный со сжатием по адиабате (ак' гт' а) и действительный (акгта) циклы простейшей ГТУ с р = =const открытого цикла, принципиальная схема которой дана на этом же рисунке.
При анализе циклов ГТУ расчеты ведутся по параметрам торможения. Работа сжатия 1 кг рабочего тела в компрессоре
LK = h*K-K = cprK-cpra (1.1)
Рисунок. 1.8 -Схема (а) и цикл (б) простейшей ГТУ: 1 — подвод воздуха из атмосферы; 2 — компрессор; 3 - камера сгорания; 4 -система топливоподачи; 5 — газовая турбина;