Исследование газотурбинной установки на установившихся режимах работы Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №04-3/2017 ISSN 2410-6070_

Список использованной литературы:

1. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Исследование энергетических газотурбинных приводов на основе математических моделей.// Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 45-47.

2. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Инструментальная среда исследования газотурбинных установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2009. № 1. С. 22-25.

3. Титов A.B., Осипов Б.М., Хамматов А.Р., Желтухин В.И., Ахметов К.Н. Применение программного комплекса град для исследований стационарных энергетических установок. // Тяжелое машиностроение. 2009. № 6. С. 9-11.

4. Осипов Б.М., Титов A.B., Хамматов А.Р. Математическое моделирование в энергетическом аудите агрегатов с газотурбинным приводом. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2008. № 3. С. 14-16.

5. Осипов Б.М., Осипов А.Б., Сафонов И.В., Титов А.В. Математическая модель ГТУ для исследования процесса запуска. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2005. № 3. С. 8-11.

© Титов А.В., Осипов Б.М., Саитов И.Х., 2017

УДК 51-74

А.В. Титов

к.т.н., профессор Б.М. Осипов к.т.н., профессор И.Х. Саитов

д.ф-м.н, профессор

Казанский государственный энергетический университет

г. Казань, Российская Федерация

ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ НА УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Аннотация

В статье изложен методика расчета дроссельных характеристик, высотно-скоростных, климатических характеристик, расчет характеристик в нечетких числах, расчет характеристик с оптимизацией по одной переменной.

Ключевые слова

Математическая модель, дроссельная характеристика, высотно-скоростная, климатическая, нечетких числах, расчет с оптимизацией газотурбинный двигатель.

В данном статье описана работа с модулями, обеспечивающими расчет различных характеристик ГТУ.

Первые три модуля (дроссельные характеристики, высотно-скоростные и климатические характеристики) [1], в значительной мере взаимозаменяемы и многие характеристики могут быть рассчитаны по любому из них с полной идентичностью результатов. Разница заключается только в представлении входных данных, которые неодинаковы в разных модулях.

Наиболее универсальным является модуль высотно-скоростных характеристик [2]. Он позволяет рассчитывать все высотно-скоростные характеристики при параметрах атмосферы, соответствующих САУ или отличающиеся от них, т.е. климатические характеристики. Кроме того, могут быть рассчитаны дроссельные характеристики на любой высоте и скорости полета. Если число точек на характеристике является значительным, то трудоемкость подготовки входных данных в этом модуле является наименьшей.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №04-3/2017 ISSN 2410-6070_

Модуль дроссельных характеристик позволяет рассчитать все три типа характеристик, но при значительном числе точек на характеристике трудоемкость подготовки входных данных является наибольшей. Этот модуль рекомендуется применять при небольшом числе точек на характеристике, а в особенности для расчета одной точки. В этом случае трудоемкость является наименьшей.

Модуль расчета климатических характеристик удобно использовать для расчета характеристик при изменении параметров атмосферы на входе в двигатель в заданном диапазоне.

Четвертый и пятый модули (расчет дроссельной характеристики с поиском оптимального значения одного параметра и расчет характеристик в нечетких числах) [3] имеют специфическое назначение, подробнее описанное ниже. Выполняемые в них расчеты нельзя произвести с помощью других модулей.

В разработанной подсистеме расчет дроссельных характеристик выполняется по классической схеме по исходным параметрам рабочего процесса, изложенным в статьях [4-5].

Расчет выполняется в последовательности, совпадающей с последовательностью течения рабочего тела в проточной части, а в результате расчета определяются удельные параметры, параметры рабочего тела в различных сечениях проточной части.

Методы расчета рабочего процесса в узлах ГТУ, заложенные в алгоритмах соответствующих модулей, основаны на следующих допущениях:

1) не учитываются конденсация паров, диссоциация и химическое взаимодействие в продуктах сгорания;

2) не учитывается влияние давления на энтальпию газов;

3) не учитывается разность потенциальных энергий газа для двух любых произвольных сечений;

4) реальный пространственный поток газа заменяется осредненным и все параметры рассматриваются на средней поверхности тока;

5) различные виды потерь, а также радиальная неравномерность потока учитываются эмпирическими коэффициентами и зависимостями;

6) не учитывается теплообмен между рабочим телом и элементами конструкции на стационарных и переходных режимах;

7) при смешении охлаждающего воздуха с основным потоком газа учитывается лишь уравнение энергии;

8) в камере смешения (в схемах ГТД, где есть смешение потоков двух контуров) учитывается уравнение энергии и уравнение импульсов при условии равенства статических давлений на выходе из каждого контура.

Результаты расчета дроссельных характеристик, высотно-скоростных, климатических характеристик, расчет характеристик в нечетких числах, расчет характеристик с оптимизацией по одной переменной являются исходными данными для проектирования проточной части основных узлов ГТД.

Выполнение расчета дроссельных характеристик, высотно-скоростных и климатических характеристик, характеристик в нечетких числах, расчет характеристик с оптимизацией любого типа и схемы ГТД требует задания определенной совокупности исходных данных.

Результатом работы программы является управляемый ключами печати листинг выходных данных с возможностью их передачи в электронные таблицы Excel, в которых отражаются исходные и рассчитанные величины параметров узлов двигателя.

При вводе исходных данных и выполнении расчетов осуществляется программная проверка попадания значений параметров в допустимые интервалы. В случае возникновения ошибки расчет не производится, а пользователю выдается соответствующее сообщение, в котором указывается причина исключительной ситуации и рекомендации по ее устранению.

Список использованной литературы:

1. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Исследование энергетических газотурбинных приводов на основе математических моделей.// Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2010. № 1. С. 45-47.

2. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Инструментальная среда исследования газотурбинных установок // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2009. № 1. С. 22-25.

3. Титов А.В., Осипов Б.М., Хамматов А.Р., Желтухин В.И., Ахметов К.Н. Применение программного комплекса град для исследований стационарных энергетических установок. // Тяжелое машиностроение.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №04-3/2017 ISSN 2410-6070

2009. № 6. С. 9-11.

4. Осипов Б.М., Титов А.В., Хамматов А.Р. Математическое моделирование в энергетическом аудите агрегатов с газотурбинным приводом. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А Н. Туполева. 2008. № 3. С. 14-16.

5. Осипов Б.М., Осипов А.Б., Сафонов И.В., Титов А.В. Математическая модель ГТУ для исследования процесса запуска. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2005. № 3. С. 8-11.

© Титов А.В., Осипов Б.М., Саитов И.Х., 2017

УДК 621.1.016

Т.М. Фарахов

к.т.н., н.с.

ФГБОУ ВО «КГЭУ» г. Казань, Российская Федерация Е.П. Афанасьев соискатель КНИТУ-КХТИ

МОДЕРНИЗАЦИЯ И РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА - ПОДОГРЕВАТЕЛЯ МАСЛА

Аннотация

Представлена конструкция и дан алгоритм расчета модернизированного теплообменного аппарата для подогрева вязких сред. Модернизация заключается в применении в теплообменных трубах засыпки из мелких хаотичных элементов (насадочных упаковок). Насадки вызывают интенсивный турбулентный режим течения нагреваемой среды и значительное повышение коэффициента теплоотдачи. Показано преимущество данного метода модернизации по сравнению с известными теплообменниками.

Ключевые слова

Интенсификация теплообмена, хаотичные насадки, модернизация теплообменников.

Рассмотрена задача интенсификации процесса теплообмена в аппарате за счет применения в теплообменных трубах мелких металлических хаотичных элементов (насадок). Такой способ интенсификации наиболее эффективен для вязких сред (масло, жидкие углеводородные топлива и др.), так как хаотичные насадки обеспечивают переход от ламинарного режима к турбулентному и значительному повышению коэффициента теплоотдачи (в 20-60 раз) [1-3]. Известно, что турбулентный режим в трубе или в аппарате с хаотичной насадкой начинает развиваться при Reэ>40 [4], где Reэ=Hcpdэ/v - число Рейнольдса; Мор - средняя скорость среды в слое насадки, м/с; dэ=4гcJаv - эквивалентный диаметр насадки, м; 8св -удельный свободный объем (м3/м3) и av - удельная поверхность насадки, м2/м3; V - коэффициент кинематической вязкости среды, м2/с.

На рис. 1, 2 показана схема и вид проточного канала с насадкой.

Рисунок 1 - Схема проточного канала с насадкой