燃气轮机课程设计

课程设计燃气轮机方向燃烧室一、单轴燃气轮机循环计算1、设计参数标准状态进气条件：7；*=288K，E=1.013x10*“燃气初温：T；=993/C;燃机功率：N,,=30KW;2、循环计算选取数据压气机压比：二=2.1;压气机效率：垢=0.83；燃烧室燃烧效率：=0.96;涡轮效率：=0.85;机械效率：77*=0.99;压力损失：b；=0.94,b；=0.98,aiitl=0.96;^=<^<=0.88435;涡轮膨胀比：工;二堤3=1.85714;漏气量：△=（）;3、变比热循环计算3.1.压气机进口参数由T；=T；=233K,p；= =0.95222x105Pa,查表1、2得:In△In巧8354.27-6.29581.71153-0.0023350）a=8354.27-6.2958x0.95222=8348.28AV/Kmol,（In巧）f=1.71153-0.002335x0.95222=1.70931；3.2、压气机出口参数由In勿；=111勿?+In《=1.71153+1112.1=2.45347,查表1、2得:Tln^?以、3552.4445310306.643562.4544110335.85经插值得：7；：=355.90K;(以)钏=10306.64+0.9x(10335.85—10306.64)=10332.93AV/K〃7。/;r0_r0ric=芳另=>(/zU=te-A°)//+A°=10738.20KJ/Kmol；-7i查表1得：T/?■m236910715.82-3.662937010745.07-3.6382经插值得：r=369.77/C；由于p；=p：》=1.99966xlO5Pd得：(Z2)/f=0=10738.20-3.6439x1.99966=10730.9、KJ/Kmol；In%=In巧+ln/r：=1.70931+lii2.1=2.45125；压气机压缩功：lc='— 10730.91-8348.28=2382.63KJiKmol;3.3、燃烧室出口参已知燃气初温：T；=993K,P；=P；K=l・95970xIOR,查表1得:

/7=00=1I;30079.9932209.891.63380.6872计算得：(、)钏=30O83.19KJ/Kmo/,(/3=32211.24AV/Kmol;由7],=298K查表1得：/7=00=18645.248898.96△L，-5.8852-5.9498计算得:0)伊0=8633.71KJ/Km。/,(/r)^=1=888730KJ/Kmol;已知燃烧室所用燃料为航空煤油，分子式为GHe，分子量Mf=112.21g/mol,低发热值席=44509KJ/Kg°计算燃料摩尔系数：〃一虬辨7；+57.17”"。-(/志=。]-61.17[(/3)把-(仇=]_ 57.17x(30083.19-10730.91)-112.21x44509x0.96+57.17x(30083.19-8633.71)-61.17x(32211.24-8887.30)=0.24082过量空气系数：々===4.15248;燃料空气质量流量比：〃=§=业1=0.016316;L14.76由T；=993AT查表1得:In为△In%In%/7=0.230329.431.434130532.246.30687-0.0001436.306590=0.330749.551.336330752.166.34105-0.0001376.34078

经插值得：^YQ^=30619.23KJ/Kfnol,(I=30622.01KJ/Kmol；(m町)^=0.24032=6.32082，(In-)40.24082=632055；3.4、涡轮出口参数由In武=In虐-In福=6.32082-ln(2.1x0.88435)=5.70179，查表得:T=S51K/7=0.20=0.3P=0.24082In武5.688935.716655.70025以25800.1325970.7725869.197=852KJ3=Q.20=0.3P=0.24082hi矿5.693575.721345.7049125832.9726003.9525902.76经插值得：7；：=851.32K,（匕）"弘2=25880.34/〃/K〃湖;（L）伊。球总=25881.34X7/凯况hi孔=hi沔+hi房=5.70152;♦p；=4=1.05523x10字。；71弋045〃；=与半=>仍)^0.24032=n-("»；=26591.18幻/Kmol04573~1查表1得:T=873K/7=0.20=0.3P=0.2408226524.2726702.3026592.941.06610.978626525.3926703.3326598.03由表数据可以计算得：T：/73K,(；4)^0.24032=26598.03a/Kmol;涡轮膨胀功：lT=I,-I4=30622.01-26598.03=4023.98KJ/Kmol;3.5、综合性能参数已知空气分子量M=28.29g/〃7力。循环比功：L=[(1+心-功：=[(1+0.016316)x4023.98-2382.63]x0.99=1689.94KJ/Kmol循环热效率：=七= 168994 =8.23%;e职;M0.016316x44509x28.29六a枯MNM30x28.29空入流重：队=丁=芯对厂=0M2Kg/"燃油流量：旦=〃如=0.502x0.016316x1000=8.19g/s。二、离心压气机叶轮设计计算1、设计参数叶轮出口直径：D2=0Alm;叶轮轮径比：色=0.7AD.,=0.077/??,D2国=0.2mq=0.022〃7,d2u4”=｛先%=00566〃7；叶轮转速：n=54000/-/min;叶轮入口圆周速度：〃=生也.=i60.03〃〃s;60叶轮出口圆周速度：“,=生全=311.02,〃/$;-60压气机多变效率：=0.83;

解方程二="得：多变指数"1.525;W-lK-12、叶轮进口静参数计算已知*=《=1.013x1()57；=%*=288K,p°=4=1.2256Kg。RT。q=98.88/n/5Jq=1.1876Kg/〃?37；=283.13KPiq=98.88/n/5Jq=1.1876Kg/〃?37；=283.13KPi=96507P。w 1列方程组：—=RT]列方程组：A—RT+^-=—RT.-112^-11%”=必3。0"。]；)3、确定理论能量头多变压缩功:< m-4 、1.525< m-4 、1.525………( 0.525 、7；7tcm-1= x287x283.13x2.11525-11c\ J0.525k /mRm-1=68.688K//Kg实际压缩功：理论能量头：加=岳^=祸=81.皿偈(已知摩擦损失和泄露损失之和厚+厚=0.02);4、叶轮出口静参数计算已知7；*=369.77K3=10〃侦，出口周向速度小“=妃=以也=260.86贞/5。列方程组RA-A4列方程组RA-A4PO町4_=-+2AAl’plCL+，匕RC”=90.40/77/5■，K=L6068Kg/〃户7；'=331.83K4'=153030Po压气机动叶出口绝对速度：C2=Jc；,+c二=J90.40、260.86'=276.08s/s;

5、速度三角形叶轮入口：&=98.88m/5,绮=160.03/m/5,wL=188.ll/n/5,q=90°,四=31.71°；叶轮出口：c2=276.08/7?/5,u2=311.O2〃7/s,w2=103.38〃i/s,az=19.11°,P2=60.98°；叶轮出口马赫数协「=、^=0.76；6、叶型设计叶轮轮缘功：人号+号+胃=M2.3汕陌叶轮反动度：0=1一气£=0.591;24/sin冬转了叶片数：临=Integer-0.21n（久JQ）=17；=0.4287;=0.4287;圆弧半径计算：《.="2-^-cos/7,+2圆心位置计算:三、叶片扩压器设计计算叶片扩压器内可以近似绝热摩擦流，则进出口总温T；=T：已知叶片扩压器进口参数如下:153030Pa,扩压器为a；=19.11°,«=276.08/〃/s,T：=T；=369.77K,7153030Pa,扩压器为=1.6068Kg/〃尸；进口马赫数罗。=0.76<l,说明进口气流为亚音速,渐扩的，气流在其中流动，速度逐渐降低，压力逐渐升高解方程十="+号Mo：）*-'=1.466=>R*=2.2436xlO5Pa；叶片扩压器出口参数如下：仁=1.99966xlO5Pa仁=1.99966xlO5Pa,7f=369.77K/；=P：=L8843Kg/”3取出口速度为上=100〃7/s接近压气机进口速度q;解方程合祚=白件+§X=364.79K;出口马赫数：心久=蜕」=0・261;解方程冬如+号加Pl=1.034=> =1.8216Kg/ ；扩压器内的流动损失：lf=T；R\n*=12.22KJ/Kg;取叶片扩压器叶高保略小于离心叶轮动叶叶高n即上=9.4顷，叶片■一扩压器出口角久=%+12.89°=32°;c[ =c2suia17ib1D1p2解方程D2_ _276.08xsuil9.ll0101.6068_— r= — : X X =1.0c2sma27ib2p2100xsui32° 9.41.8216由Q=0.1以,得出叶片扩压器外径D2=0.176//?;四、涡轮叶轮的设计计算1、设计参数涡轮叶轮流量：0/=(l+“)s=(1+0.016316)x0.502=0.510Kg/s;膨胀比：<=1.85714;燃气初参数：T；=993K,p；=1.95970xIO,儿2、确定涡轮等炳培降hTs=「一I4s=30622.01-25881.34=4740.67KJ/Kmol；3、求理论假象速度+c；jxAnzg (2x4740.76x1000由—=九求解得：co=』2h扫= =^78.98/??/s;匕 V 匕。.匕74、选定涡轮反动度Q=0.55cls=coA/l-p=388.39m/5;5、选定导叶速度系数仞=0.95q=(pC[s=368.97m/s；6、选取进口绝对气流角％=15。；

7、选取特性速比Z=o.6《=ucQ=347.39〃?/s;8、确定入口转轮直径解方程“=畛得：。产业=6Ox347.39=o]2,〃；60 nn54000勿取叶轮轮径比：冬=0.7WZ\=0.O84,〃,冬==0.024〃?，n-D顶=0・061加；涡轮出口通流面积：A=§（庆-岛）=5089.38〃〃/;9、确定入口速度三角形已知%=15°,q=368.97〃?/s, =347.39m/5；v\\=Jef-2cacos%=95.92w/s;解方程==工得：A=84.61°suisin%10、确定出口速度三角形已知久=90°，6054000x^x0.0617已知久=90°，6054000x^x0.061760=174.45m/5妒-玳|戒一妒-玳|戒一M由反动度p=」——；—2—=0.55解得：=321.28/77/5;££一2w2=例2$=°95x321.28=30532m/s;c2=yjw；-”；=250.57/7?/5；p2p2=aiccofe）加速因了：5=—^=3.18涡轮出口静参数计算如下：已矢IU=1.33,R=287KJ1Kg,7；=873K,p：=1.05523x10,Pn；由—RT：=—R7；+%A二=