Выбор и обоснование основных параметров регенератора для локомотивного газотурбинного двигателя

• Автор: Лесников, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Оглавление
Введение

1. Анализ применении газотурбинною двигателя ГТД

на подвижном составе

1.1. Сравнительный анализ, применение газотурбинных и

дизельных двигателей на тяговом подвижном составе

1.2. Применение газотурбинных двигателей на железных

дорогах мира

1.2.1. Швейцарский опыт применения ГТД

1.2.2. Английский опыт применения ГТД

1.2.3. Газотурбовозы в США

1.2.4. Отечественные газотурбовозы
1.2.5. Опыт применения ГТД во Франции
1.2.6. Применения ГТД в Канаде и США
1.2.7. Газотурбинная тяга в настоящее время
1.3. Выбор основных характеристик для регенератора
ГТД на маневровом газотурбовозе
1.3.1. Особенности регенераторов для газотурбинных
установок
1.3.2. Особенности цикла газотурбинной установки
с регенерацией теплоты
1.4. Постановка задачи исследования
2. Математическое моделирование рабочего процесса газотурбинной установки на режимах нагружения ,
2. 1. Требования к математической модели
2.2. Расчетная схема и основные допущения
2.3. Обобщенная блоксхема математической модели ГТД
2.4. Методика расчета расхода рабочего тела
2.5. Методика расчета параметров рабочего тела
по элементам ГТД
2.5.1 Воздушный фильтр
2.5.2. Компрессор низкого давления КНД и компрессор высокого давления КВД
2.5.3. Регенератор
2.5.4. Камера сгорания
2.5.5. Турбина
2.5.5.1. Сопловой аппарат
2.5.5.2. Турбинное колесо высокого давления
2.5.5.3. Турбинное колесо низкого давления
2.5.6. Программа регулирования ГТД
2.5.7. Расчет переходных процессов
3. Численное исследование работы ГТД с регенераторомтеплообменником
3.1. Методика расчета регенераторатеплообменника газотурбинного двигателя для маневрового газотурбовоза
3.2. Анализ результатов расчета характеристик ГТД на стационарных режимах работы маневрового газотурбовоза
3.2.1. Адекватность математической модели рабочих
процессов газотурбинного двигателя
3.2.2. Влияние параметров регенераторатеплообменника на стационарные режимы работы ГТД для маневрового газотурбовоза
3.3. Анализ результатов расчета характеристик в переходном
режиме ГТД маневрового газотурбовоза
4. Экономическая эффективность применения газотурбовоза
при маневровой работе
4.1. Расчт эксплуатационных расходов для маневровых локомотивов
4.2. Условия работы локомотивов на сортировочной горке
4.3. Определение наибольшего расчтного веса состава
4.4. Определение продолжительности работы и расхода топлива
при одиночном пробеге локомотивов под каждый состав
4.5. Определение расхода топлива при осаживании вагонов в подгорочном парке
4.6. Определение продолжительности работы и расхода топлива
при расформировании состава на сортировочной горке
4.7. Определение суточного объма работы выполненного локомотивом
4.8. Определение затрат на ремонт маневровых локомотивов
4.9. Годовые эксплуатационные расходы
4 Расчт полезного экономического эффекта от внедрения газотурбовоза
4 Расчт удельной стоимости жизненного цикла локомотивов
Заключение
Список литературы


Расходуя значительные средства на развитие оборонной и космической техники, мы практически закрыли пути интенсивного развития других видов техники, в том числе железнодорожного транспорта. Известно низкое качество соединений и уплотнений, применяемых в силовых установках тепловозов. В результате огромные площади локомотивных депо и дорог буквально залиты маслом, продуктами неполного сгорания. В авиастроении вопрос с надежностью трубопроводов и уплотнений давно решен. На автономном транспорте не решен вопрос надежности электрических соединений, средств автоматики и управления. Огромны потери из-за простоя тепловозов в связи с неудовлетворительным состоянием изоляции силовых цепей и цепей управления. Таких примеров можно привести множество. Решение этих вопросов с помощью технологий и конструкторских решений ВПК представляется вполне возможным. Оценить эффективность применения разработок и технологий ВПК в локомотивном хозяйстве можно на примере достижений технически развитых стран. По условиям работы и интенсивности использования железнодорожного транспорта более всего подходит опыт США. В г. СССР и в СИЛА в тепловозном хозяйстве были примерно одинаковыми []. За последние - лет в США были проведены работы по существенному обновлению оборудования тепловозов, направленному на повышение их надежности и экономичности. На рис. За единицу принят расход топлива в г. Путем замены технологии производства, повышения качества комплектующих узлов, снижения потерь, повышения качества управления и информатизации им удалось довольно интенсивно снижать расход топлива в период с по гг. За этот период расход топлива снижен на %, что позволило сэкономить сотни миллиардов долларов. В последние годы (-) идет интенсивное внедрение передачи переменно-переменного тока и средств микропроцессорного контроля и диагностики. Однако характер зависимости, приведенной на рис. Дальнейшее вложение средств в совершенствование этого типа подвижного состава не даст заметного эффекта. Нужен переход на другой качественный уровень. Рис. У нас есть резервы повышения эффективности автономного тягового подвижного состава. Их можно оценить в -% и мы знаем, каким путем это можно сделать, основываясь на опыте США. Для этого нужны значительные капитальные вложения. Требуется создать современные конструкции автономного тягового подвижного состава с применением современных технологий. Затем в течение 8- лет довести их в эксплуатации, провести реорганизацию эксплуатационной работы по примеру США и тогда через - лет мы выйдем на сегодняшний уровень США. Одним из возможных вариантов является применение новых типов силовых установок для автономного подвижного состава. В качестве перспективных могут рассматриваться газотурбинные установки, топливные элементы, источники энергии, связанные с применением цепной реакции расщепления высокомодульных силикатов под воздействием кремнебескислородных соединений, применение установок на твердом топливе. Анализ показывает, что в настоящее время наиболее готовыми к применению на железнодорожном транспорте являются газотурбинные двигатели четвертого поколения, специально переработанные для нужд наземною транспорта. Не случайно в США в г. Привлекают низкие весовые и габаритные показатели ГТД, конвертируемость на природный газ, пропан-бутановыс смеси и жидкие топлива, получаемые из природного газа, высокая экологическая эффективность (выбросы вредных веществ при работе ГТУ в - раз ниже, чем при работе дизелей), малая трудоемкость текущею обслуживания, отсутствие ряда вспомогательных систем, присущих дизельным установкам, возможность повышения эффективного к. Очевидно, что создание нового типа подвижного состава возможно только при широком использовании опыта ВПК. Уже сегодня в сотрудничестве с Центральным научно-исследовательским институтом авиационного моторостроения (ЦИАМ) разработана схема перспективного газотурбинного локомотивного двигателя. По предварительным расчетам в двигателе с регенератором теплоты могут быть получены характеристики. В широком диапазоне мощностей двигатель по эффективному к.