close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация машинист ГТУ

код для вставкиСкачать





1.Газотурбинные двигатели
2.Основной принцип действия ГТУ
3.Типы газотурбинных двигателей
3.1.Одновальные и многовальные двигатели
4.Турбореактивный двигатель
Газотурбинный двигатель (ГТД) — тепловой двигатель, в котором газ
сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа
преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.
В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы происходят в потоке
движущегося газа.
Сжатый атмосферный воздух из компрессора поступает в камеру
сгорания, туда же подаётся топливо, которое, сгорая, образует большое
количество продуктов сгорания под высоким давлением. Затем в газовой
турбине энергия газообразных продуктов сгорания преобразуется
в механическую работу за счёт вращения струёй газа лопаток, часть
которой расходуется на сжатие воздуха в компрессоре. Остальная часть
работы передаётся на приводимый агрегат. Работа, потребляемая этим
агрегатом, является полезной работой двигателя. Газотурбинные
двигатели имеют самую большую удельную мощность среди ДВС, до 6
кВт/кг.
В качестве топлива может использоваться любое горючее, которое можно
диспергировать: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, природный
газ, судовое топливо, водяной газ, спирт и измельченный уголь.
Принцип работы газотурбинного двигателя: всасывание и сжатие воздуха в
компрессоре, подача его в камеру сгорания, смешение сжатого воздуха с
топливом для образования топливо-воздушной смеси, воспламенение
полученной топливо-воздушной смеси (ТВС) при помощи свечи зажигания,
расширение газов при сгорании топливо-воздушной смеси, что формирует
вектор давления газа, направленный в сторону меньшего сопротивления (в
направлении лопаток турбины), передача энергии (давления) газа лопатками
турбины на диск или вал, в котором эти лопатки закреплены, приводя во
вращение диск (вал)турбины и, вследствие этого, передачу крутящего
момента по валу на диск компрессора. Увеличение количества подаваемого
топлива (добавление "газа") вызывает генерирование большего количества
газов высокого давления, что, в свою очередь, ведёт к увеличению числа
оборотов турбины и диска(ов) компрессора и, вследствие этого, увеличению
количества нагнетаемого воздуха и его давления, что позволяет подать в
камеру сгорания и сжечь больше топлива. Количество топливо-воздушной
смеси зависит напрямую от количества воздуха поданного в камеру сгорания.
Увеличение количества ТВС приведёт к увеличению давления в камере
сгорания и температуры газов на выходе из камеры сгорания и, вследствие
этого, позволяет создать бо́льшую энергию выбрасываемых газов,
направленную для вращения турбины и повышения реактивной силы.
Как и во всех циклических тепловых двигателях, чем выше температура
сгорания, тем выше КПД (Если точнее, чем выше разница между
"нагревателем" и "охладителем"). Сдерживающим фактором является
способность стали, никеля, керамики или других материалов, из которых
состоит двигатель, выдерживать температуру и давление. Значительная
часть инженерных разработок направлена на то, чтобы отводить тепло от
частей турбины. Большинство турбин также пытаются рекуперировать
тепло выхлопных газов, которое, в противном случае, теряется впустую.
Рекуператоры — это теплообменники, которые передают тепло
выхлопных
газов
сжатому
воздуху
перед
сгоранием.
При
комбинированном цикле тепло передается системам паровых турбин. И
при комбинированном производстве тепла и электроэнергии (когенерация)
отработанное тепло используется для производства горячей воды. Как
правило, чем меньше двигатель, тем выше должна быть частота вращения
вала(ов), необходимая для поддержания максимальной линейной скорости
лопаток.[источник не указан 1395 дней] Максимальная скорость
турбинных лопаток определяет максимальное давление, которое может
быть достигнуто, что приводит к получению максимальной мощности,
независимо от размера двигателя. Реактивный двигатель вращается с
частотой около 10000 об/мин и микро-турбина — с частотой около 100000
Авиационные двигатели также часто используются для генерации
электрической мощности, благодаря их способности запускаться,
останавливаться и изменять нагрузку быстрее, чем промышленные
машины.
Для дальнейшего развития авиационных и газотурбинных двигателей
рационально применять новые разработки в области высокопрочных и
жаропрочных материалов для возможности повышения температуры и
давления. Применения новых типов камер сгорания, систем охлаждения,
уменьшения числа и массы деталей и двигателя в целом, возможно в
прогрессе применение альтернативных видов топлива, изменение самого
представления конструкции двигателя.
Воздушно-реактивный двигатель — газовый двигатель, оптимизированный для
получения тяги от выхлопных газов или от туннельного вентилятора,
присоединенного к газовой турбине.[источник не указан 1395 дней] Реактивные
двигатели, которые производят тягу главным образом от прямого импульса
выхлопных газов, часто называются турбореактивными, в то время, как те,
которые создают тягу от туннельного вентилятора, часто называются
турбовентиляторными.
Простейший газотурбинный двигатель имеет только одну турбину, которая приводит во
вращение компрессор и одновременно является источником полезной мощности. Это
накладывает ограничение на режимы работы двигателя. Иногда двигатель выполняется
многовальным. В этом случае имеется несколько последовательно стоящих турбин,
каждая из которых приводит свой вал. Турбина высокого давления (первая после
камеры сгорания) всегда приводит компрессор двигателя, а последующие могут
приводить как внешнюю нагрузку (винты вертолёта или корабля, мощные
электрогенераторы и т. д.), так и дополнительные компрессоры самого двигателя,
расположенные перед основным. Преимущество многовального двигателя в том, что
каждая турбина работает при оптимальной скорости вращения и нагрузке. При
нагрузке, приводимой от вала одновального двигателя, была бы очень плохая
приемистость двигателя, то есть способность к быстрой раскрутке, так как турбине
требуется поставлять мощность и для обеспечения двигателя большим количеством
воздуха (мощность ограничивается количеством воздуха), и для разгона нагрузки. При
двухвальной схеме легкий ротор высокого давления быстро выходит на режим,
обеспечивая двигатель воздухом, а турбину низкого давления большим количеством
газов для разгона. Также есть возможность использовать менее мощный стартер для
разгона при пуске только ротора высокого давления.
В полёте поток воздуха тормозится во входном устройстве перед
компрессором, в результате чего его температура и давление
повышается. На земле во входном устройстве воздух ускоряется, его
температура и давление снижаются.
Проходя через компрессор, воздух сжимается, его давление повышается
в 10—45 раз, возрастает его температура. Компрессоры газотурбинных
двигателей делятся на осевые и центробежные. В наши дни в двигателях
наиболее распространены многоступенчатые осевые компрессоры.
Центробежные
компрессоры,
как
правило,
применяются
в
малогабаритных силовых установках.
Далее сжатый воздух попадает в камеру сгорания, в так называемые
жаровые трубы, либо в кольцевую камеру сгорания, которая не состоит
из отдельных труб, а является цельным кольцевым элементом. В наши
дни
кольцевые
камеры
сгорания
являются
наиболее
распространёнными. Трубчатые камеры сгорания используются гораздо
реже, в основном на военных самолётах. Воздух на входе в камеру
сгорания разделяется на первичный, вторичный и третичный.
Первичный воздух поступает в камеру сгорания через специальное окно в
передней части, по центру которого расположен фланец крепления форсунки, и
участвует непосредственно в окислении (сгорании) топлива (формировании
топливо-воздушной смеси). Вторичный воздух поступает в камеру сгорания
сквозь отверстия в стенках жаровой трубы, охлаждая, придавая форму факелу и
не участвуя в горении. Третичный воздух подаётся в камеру сгорания уже на
выходе из неё, для выравнивания поля температур. При работе двигателя в
передней части жаровой трубы всегда вращается вихрь раскалённого газа (что
обусловлено специальной формой передней части жаровой трубы), постоянно
поджигающего формируемую топливовоздушную смесь, происходит сгорание
топлива (керосина, газа), поступающего через форсунки в парообразном
состоянии. Газовоздушная смесь расширяется и часть её энергии
преобразуется в турбине через рабочие лопатки в механическую энергию
вращения основного вала. Эта энергия расходуется, в первую очередь, на
работу компрессора, а также используется для привода агрегатов двигателя
(топливных подкачивающих насосов, масляных насосов и т. п.) и привода
электрогенераторов, обеспечивающих энергией различные бортовые системы.
Основная часть энергии расширяющейся газовоздушной смеси идёт на
ускорение газового потока в сопле и создание реактивной тяги.
Чем выше температура сгорания, тем выше КПД двигателя. Для
предупреждения разрушения деталей двигателя для их изготовления
используют жаропрочные сплавы и термобарьерные покрытия. А также
применяется система охлаждения воздухом, отбираемым от средних ступеней
компрессора.
Автор
perspektiva.da
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
162
Размер файла
1 099 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа