А) Зависимость удельной тяги и удельного расхода топлива ТРДФ от параметров рабочего процесса

К параметрам термодинамического цикла ТРДФ, кроме p и D, относится также общая степень подогрева рабочего тела Dф= Тф*/ Тн в двигателе. В дальнейшем анализе будем считать, что скорость и высота полета заданы. Тогда указанные параметры цикла однозначно определяются такими параметрами рабочего процесса двигателя, как p*к, Тг* и Тф*.

Зависимость Руд.ф от p.У ТРДФ на форсажном режиме при заданной скорости полета максимальное значение Руд.ф = сс.фV соответствует максимальной скорости истечения газа из сопла

. (28.5)

Как видно из формулы (28.5), характер зависимости сс.ф от p при заданном значении Тф* определяется зависимостью от p давления за турбиной на форсажном режиме. Выше отмечалось, что это давление при включении форсажа должно оставаться таким же, как и на максимальном режиме работы двигателя, т. е. . Характер зависимости рт* от p на максимальном режиме можно установить, используя выражение для скорости истечения газов из сопла на этом режиме

. (28.6)

Эту же скорость для ТРДФ на бесфорсажном режиме можно определить по известной вам формуле

. (28.7)

Рис. 14.12.

Таким образом, при заданной скорости полета характер изменения сс при изменении p будет качественно таким же, как и Lц (рис. 14.12, б).

При постоянной скорости полета увеличение p = pвхp*к может происходить только за счет увеличения p*к. Но при увеличении p*к работа турбины

необходимая для привода во вращение ротора компрессора с заданной частотой, должна увеличиваться.

Установим вначале характер зависимости температуры газов за турбиной Тт* от p. Так как в данном анализе степень подогрева воздуха в цикле D = /ТН и высота полета являются постоянными, то Тг* = const. Тогда из уравнения сохранения энергии, записанного для турбины в виде , следует, что при данных условиях рост Lт возможен лишь за счет падения Тт* (рис. 14.12, б).

Анализируя характер зависимостей сс и Тт* от p, можно с помощью формулы (14.5) установить характер зависимости рт* от p. Как видно из рис.14.12, б, при увеличении p температура Тт* снижается, поэтому максимум сдвинут вправо относительно максимума сс.

В соответствии с формулой (14.4) максимальное значение сс.ф и соответственно Руд.ф достигаются при максимальном значении , т. е. при значении p = pопт ТРДФ (рис. 14.12, а). Как видно, pопт ТРДФ > pопт ТРД.

Зависимость Суд ф от p . При постоянной температуре газов в форсажной камере сгорания Тф*, а также неизменной высоте и скорости полета, суммарное количество теплоты

, (14.7)

подводимой к воздуху в основной и к газу в форсажной камерах сгорания, не зависит от π. Поэтому удельный расход топлива на форсаже

(14.8)

зависит только от Руд.ф и минимален при максимальном значении Руд.ф. Таким образом, pопт.ТРДФ и pэк.ТРДФ совпадают (рис. 14.12, а).

Независимость QΣ от π объясняется тем, что с увеличением p*к при постоянных Тг* и Тф* количество теплоты , подводимой к воздуху в основной камере сгорания, уменьшается за счет увеличения Тк*, а количество теплоты , подводимой к газу в форсажной камере сгорания, увеличивается за счет уменьшения Тт*. В итоге суммарное количество теплоты QΣ = Q + Qф не зависит от p*к (рис. 14.13).

 

Рис. 14.13.

Зависимость Руд.ф и Суд.ф от Δ и Δф.При заданной скорости и высоте полета увеличение Δ происходит за счет увеличения Тг*. Рост Δ приводит к увеличению Руд.ф и снижению Суд.ф (рис. 14.14) по следующим причинам.

Рис. 14.14.

Во-первых, при Тф* = const увеличение Δ приводит к увеличению относительной доли теплоты, сообщаемой воздуху в основной камере сгорания, где она используется эффективнее, чем в форсажной камере, из-за более высокого давления в основной камере сгорания. При этом уменьшается доля теплоты, сообщаемой газу в форсажной камере, в которой оно используется менее эффективно. Поэтому внутренний КПД цикла возрастает, что и приводит к возрастанию Руд.фи снижению Суд.ф.

Во-вторых, рост температуры в основной камере сгорания приводит к снижению πт*, а значит и к повышению давления и температуры газов за турбиной. Это улучшает процесс горения топлива в форсажной камере и увеличивает последующую степень расширения газов в сопле, что также приводит к росту Руд.ф и снижению Суд.ф.

Увеличение Dф за счет увеличения Тф* увеличивает работу цикла, поэтому Руд.ф возрастает. Но одновременно увеличивается относительная доля теплоты, подводимая к газу в форсажной камере сгорания, где оно используется менее эффективно, чем в основной камере сгорания, поэтому Суд.ф также увеличивается.

 

14.5.2. Зависимость Руд.ф и Суд.ф ТРДДФ со смешением потоков от параметров рабочего процесса

Рис. 14.15. Зависимость Руд.ф и Суд.ф от p*к для ТРДФ (m = 0) и ТРДДФсм (m = 1,0)

Зависимость Руд ф и Суд ф ТРДДФсм от p при заданной скорости полета равносильна их зависимости от p*к, при неизменном значении Тг*, Тф* и m и имеет качественно такой же характер, как и для ТРДФ (рис. 14.15). Для ТРДДФ значения p*к опт и p*к эк так же, как и у ТРДФ, совпадают, что, как уже отмечалось выше, связано с независимостью величины от .

Эффективность использования теплоты Qф, подводимой к газу в форсажной камере сгорания, зависит от схемы двигателя, определяющей уровень давления в этой камере.

Давление за турбиной ТРДД р'т ниже, чем давление рт за турбиной ТРД (см. рис.14.10). Соответственно и давление в форсажной камере ТРДДФ рсм* ниже, чем за турбиной ТРД. Поэтому после подвода теплоты Qф последующая степень расширения газа в сопле ТРДДФ ниже, чем у ТРДФ. Поэтому эффективность использования теплоты в форсажной камере ТРДДФ хуже и, соответственно, Суд.ф выше, а Руд.ф ниже, чем у ТРДФ.

При заданных параметрах цикла давление за турбиной ТРДДФ, а значит и давление смеси рсм* в форсажной камере сгорания, зависят от степени двухконтурности двигателя. Чем она выше, тем ниже это давление и тем ниже эффективность использования теплоты в форсажной камере, т. е. ниже Руд.ф и выше Суд.ф (рис. 14.16). Поэтому в двигателях с m = 4…6 и в двигателях непрямой реакции, в которых давление за турбиной мало, их форсирование сжиганием топлива за турбиной не применяется. Но в ТРДД для истребителей, имеющих небольшое значение m = 0,4…0,6, и в ТРДД для бомбардировщиков с m = 1,3…1,7 такой способ форсирования используется.

Зависимость Руд.ф и Суд.ф ТРДДФсм от Dпри заданной ТН равносильна зависимости этих параметров от Т*г. Если значения pк*, Тф* и m заданы и неизменны, то зависимости Руд.фи Суд.фТРДДФ отD имеют качественно такой же характер, как и в ТРДФ (рис. 14.14).

Рис. 14.16.

Кроме того, у ТРДДФ при увеличении Т*г увеличивается и pкII*, необходимое для соблюдения условия оптимального распределения работы цикла между контурами, в соответствии с которым рт* ≈ рII*. В результате давление рсм* возрастает, что также приводит к улучшению использования теплоты в форсажной камере сгорания, а значит к увеличению Руд.фи снижению Суд.ф.






Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 525; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2020 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.01 сек.