Введение к работе
Актуальность темы - Использование авиационных газотурбинных двигателей на земле до последнего времени находилось на очень низком уровне, что )бусловлено недопустимой для наземного применения относительно низкой епловой экономичностью ГТД. Так, существующие на сегодняшний день ста-(ионарные газотурбинные установки характеризуются эффективным КПД щкла на уровне 30-35%. Радикально исправить это положение возможно, ірежде всего за счет утилизации тепла струи выхлопных газов двигателя в изкотемпературном паротурбинном цикле. Ускорению исследований в этой бласти способствуют потребности современной энергетики в автономных и иковых электростанциях малой и средней мощности, особенно для трудно-оступных районов с большими природными ресурсами.
Комбинированные циклы нашли свое применение в газопаротурбин-ых установках (ГПТУ), однако все предыдущие работы основаны на ис-ользовании промышленных газовых турбин с болыперазмерными каме-ами сгорания или специально создаваемого ГТД с относительно низкими пя этого типа двигателей параметрами рабочего процесса. Установки та-эго типа позволяют доводить КПД до 45%.
Использование в качестве газотурбинной части ГПТУ авиационных дви-ггелей позволяет, как показали исследования в ряде организаций, существен-) повысить параметры установки. Однако это направление на сегодняшний :нь еще недостаточно изучено, как со стороны многообразия схемных реше-ій, так и параметрического анализа каждой схемы в отдельности.
Кроме того, создание таких установок кроме решения вышеназванной дачи позволит предложить целесообразные пути конверсии авиационной хники. Причем возможна реализация нескольких направлений:
а) использование авиационных двигателей, выработавших летный ресурс;
б) использование новых двигателей и их узлов;
в) использование производственных мощностей авиадвигателестрои-
пьных предприятий;
г) использование научно-технического потенциала авиационной промышленности.
Как будет показано ниже, предлагаемые схемы энергоустановок будут отличаться также более высокими экологическими показателями, чтс несомненно является их важным достоинством.
Все вышеизложенное сделало чрезвычайно перспективным и практичесю важным изучение особенностей рабочего процесса, выбор схем, оптимизацик основных проектных параметров и проведение предэскизной компоновю ГПТУ различного назначения на базе авиационных двигателей.
Цель работы - создание предэскизного проекта комбинированной газопаротурбинной установки на базе авиационного ГТД РД-33 на основе обобщений, рекомендаций и выводов, полученных в результате проведения комплексного исследования влияния схем и параметров ГПТУ на получающиеся мощность и эффективность установки.
Задачи исследования - в качестве основных задач, решаемых в диссертационной работе, определены следующие:
разработать методику расчета параметров двухконтурного двигателя с демонтированным компрессором низкого давления при сохранении рабочей точки его характеристики;
разработать методику расчета и исследовать параметры двигателя с демонтированным КНД при работе его компрессора высокого давления с приведенными оборотами больше единицы;
разработать методику, алгоритм и программу расчета параметров комбинированной газопаротурбинной установки;
исследовать особенности изменения параметров ГПТУ в зависимости от варьируемых входных параметров как газотур-бинной, так и паротурбинной частей установки, а так же схемы ГПТУ;
на основании полученных результатов провести предэскизное проектирование наземной электростанции с ГПТУ на базе авиационного двигателя с малой степенью двухконтурности.
шной, так и паротурбинной частей установки, а так же схе-i ГИТУ;
- на основании полученных результатов провести прёдэскиз-
ie проектирование наземной электростанции с ГПТУ на базе
іиационного двигателя с малой степенью двухконтурности.
Научная новизна. - в диссертационной работе получены сле-тошие новые научные результаты:
- систематизация возможных схем комбинированных установок
. базе авиационных двигателей;
- методика расчета параметров газотурбинного двигателя
и демонтаже компрессора низкого давления и рассчитанные по
й характеристики такой ГГУ на приведенных оборотах компрес-
ра высокого давления п„р=1-1,15;
- методика расчета параметров газопаротурбинной установки
я оценки эффективности ГПТУ при оптимизации такой системы;
- данные, полученные с помощью машинного эксперимента,
рактеризузэщие влияние различных схем установок на их выход-
е параметры, позволяющие определить оптимальные для данного
зотурбиккого двигателя состав оборудования и компоновку
ектростанции;
данные по влиянию основных температурных разностей про-сса парообразования на мощность, КПД и габариты получаемой тановки;
анализ возможности и целесообразности введения много-усного подвода тела к выхлопным газам двигателя с точки экия показателей ГПТУ;
Автор затуши eg - возможность и целесообразность примене-я авиационных двигателей при проектировании наземных энер-/становок для различных целей; методику расчета параметров рационного двигателя при демонтаже КНД; характеристики ксм-зссора высокого давления при Ппр>1; методику определения па-иетров комбинированной ГПХУ на базе авиационного ГТД; ком-
плексный анализ эффективности различных, схем установок, также рекомендации по выбору схемы для разных двигателей;
Практическое значение - состоит в том, что разработана і опробована методика определения основных проектных параметро; комбинированной газопаротурбинной, установки на базе авиациоН' ных двигателей с малой степенью двухконтурности; созданы алгоритм- и программа- расчета характеристик ГПТУ с возможность! варьирования как схемы установки, так и основных рабочих параметров газотурбинного и паротурбинного циклов; разработа] алгоритм предварительной оценки мощности свободной турбинг авиационного ГГД для случая использования его в качестве наземной энергетической установки; предложены варианты возможной компоновки электростанции с ГПТУ на базе авиационных ТРДД
Апробация работы - Материалы диссертационной работы доложены и--обсуждены: сообщение на кафедре 201 МАИ, январь 1997 г, май 1997 г; XLII-XLIV научно-технических сессия> комиссии по газовым турбинам РАН. Москва, 1995-19Э7гг.; научно-методическая конференция, посвященная 50-и летик кафедры «Теория воздушно реактивных двигателей» МАИ, Москва, МАИ, октябрь 1995 г.: XX научные чтения по космонавтике. Москва, январь 199бг; X Всероссийская Межвузовская научно-техническая конференция «Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели», посвященная 150-и летию со дня рождения Н.Е.Жуковского, МГТУ им. Н.Е.Баумана, сентябрь 1996г. Основное содержание диссертационной работы опубликовано з ряде статей и 4 технических отчетах каф. 201 МАИ.
Структура и объем работай - диссертация содержит введение, четыре главы и заключение, что составляет 202 страницы машинописного текста, 52 рисунка, 22 таблицы, список литературы включает 83 наименований.
