燃气轮机课程设计--燃气轮机方向课程设计燃气轮机方向大气进气 进气 大气排气 G/M/F~压气涡轮 燃一、单轴燃气轮机循环计算1、设计参数标准状态进气条件：K T 2880=*,Pa P 5010013.1⨯=*； 燃气初温：K T 9933=*； 燃机功率：KW N e 30=；2、循环计算选取数据压气机压比：1.2=*C π； 压气机效率：83.0=*C η; 燃烧室燃烧效率：96.0=*B η； 涡轮效率：85.0=*Tη； 机械效率：99.0=*m η；压力损失：94.0=*in σ，98.0=*B σ，96.0=*out σ；88435.0==****out B in σσσσ； 涡轮膨胀比：85714.1==***σππC T ;漏气量：0=∆；3、变比热循环计算3.1、压气机进口参数由K T T 28801==**,Pa p p in 5011095222.0⨯==***σ，查表1、2得： 01I1I ∆ 01ln π 1ln π∆8354.27 -6.2958 1.71153 -0.002335()Kmol KJ I /28.834895222.02958.627.835401=⨯-==β，()70931.195222.0002335.071153.1ln 01=⨯-==βπ；3.2、压气机出口参数由45347.21.2ln 71153.1ln ln ln 0102=+=+=*Cπππ，查表1、2得： T 02ln π 02s I355 2.44453 10306.64 3562.4544110335.85经插值得：K T s 90.3552=*；()()Kmol KJ I s /93.1033264.1030685.103359.064.10306002=-⨯+==β； ()()Kmol KJ I I I I I I I I C s s C/20.1073801010200201020102=+-=⇒--=*=*ηηβ;查表1得：T 02I 2I ∆369 10715.82 -3.6629 37010745.07-3.6382经插值得：K T 77.3692=*；由于Pa p p C 5121099966.1⨯==***π得： ()Kmol KJ I /91.1073099966.16439.320.1073802=⨯-==β；45125.21.2ln 70931.1ln ln ln 12=+=+=*C πππ；压气机压缩功：Kmol KJ I I l C /63.238228.834891.1073012=-=-=;3.3、燃烧室出口参数已知燃气初温：K T 9933=*，Pa p p B 5231095970.1⨯==***σ, 查表1得：0=β 1=β03I30079.99 32209.89 3I ∆1.63380.6872计算得：()Kmol KJ I /19.3008303==β，()Kmol KJ I /24.3221113==β； 由K T 298'1=查表1得：=β1=β0'1I 8645.24 8898.96 '1I ∆-5.8852-5.9498计算得：()Kmol KJ I /71.86330'1==β，()Kmol KJ I /30.88871'1==β； 已知燃烧室所用燃料为航空煤油，分子式为168H C ，分子量mol g M f /21.112=，低发热值Kg KJ Q HP/44509=。

计算燃料摩尔系数：()()[]()()[]()()[]()()()24082.030.888724.3221117.6171.863319.3008317.5796.04450921.11291.1073019.3008317.5717.6117.5717.571'1130'1030203=-⨯--⨯+⨯⨯-⨯=---+-=====*==ββββββηβI I I I Q M I I B H P f 过量空气系数：15248.41==βα；燃料空气质量流量比：016316.076.1424082.00===l βμ； 由K T 9933=*查表1得：03I3I ∆ 3I 03ln π 3ln π∆ 3ln π2.0=β 30329.43 1.4341 30532.24 6.30687 -0.000143 6.306593.0=β 30749.55 1.3363 30752.16 6.34105 -0.000137 6.34078经插值得：()Kmol KJ I /28.3061924082.003==β，()Kmol KJ I /01.3062224082.03==β； ()32082.6ln 24082.003==βπ，()32055.6ln 24082.03==βπ；3.4、涡轮出口参数由70179.5)88435.01.2ln(32082.6ln ln ln 0304=⨯-=-=*Tπππ，查表得： K T 851=2.0=β3.0=β 24082.0=β4ln π5.68893 5.71665 5.70025 04s I25800.1325970.7725869.19K T 852=2.0=β3.0=β24082.0=β04ln π5.69357 5.72134 5.70491 04s I25832.9726003.9525902.76经插值得：K T s 32.8514=*，Kmol KJ I s /34.2588024082.004==β；()Kmol KJ I s /34.2588124082.04==β70152.5ln ln ln 34=+=*T πππ；Pa p p T5341005523.1⨯==***π;()()Kmol KJ I I I I I I I I T s s T/18.2659104030324082.00404030403=--=⇒--=*=*ηηβ;查表1得：K T 873=2.0=β3.0=β 24082.0=β4I 26524.27 26702.30 26592.944I ∆ 1.0661 0.9786 4I26525.3926703.3326598.03由表数据可以计算得：K T 8734≈*，()Kmol KJ I /03.2659824082.004==β；涡轮膨胀功：Kmol KJ I I l T /98.402303.2659801.3062243=-=-=;3.5、综合性能参数已知空气分子量mol g M /29.28=。

循环比功：()[]()[]Kmol KJ l l l m c T e /94.168999.063.238298.4023016316.011=⨯-⨯+=-+=*ημ循环热效率：%23.829.2844509016316.094.1689=⨯⨯==*M Q l HP e e μη; 空气流量：s Kg l M N q e e m /502.094.168929.2830=⨯==； 燃油流量：s g q B m e /19.81000016316.0502.0=⨯⨯==μ。

二、离心压气机叶轮设计计算1、设计参数叶轮出口直径：m D 11.02=； 叶轮轮径比：m D D D t t077.07.0121=⇒=，m D D D t h022.02.0121=⇒=， m D D D th m 0566.0221211=+=；叶轮转速：min /54000r n =；叶轮入口圆周速度：s m D n u m/03.1606011==π； 叶轮出口圆周速度：s m D n u /02.3116022==π； 压气机多变效率：83.0==*c n ηη；解方程11-=-k km m nη得：多变指数525.1=m ； 2、叶轮进口静参数计算已知Pa P P 50010013.1⨯==*,K T T 28800==*,300/2256.1m Kg RT P ==ρ。

列方程组：()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====⇒⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧+=-=+-==*Pa PK T m Kg s m c D D c q RT k k c RT k k RT P P P ht m mm 9650713.283/1876.1/88.9841211131121211112111110011ρπρρρρ 3、确定理论能量头多变压缩功：Kg KJ T m mR l mm c cs /688.6811.213.283287525.0525.111525.1525.011=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-π； 实际压缩功：Kg KJ l l nnc /756.8283.0688.68===η； 理论能量头：Kg KJ l h rv cth /134.8102.01756.821=+=++=ββ（已知摩擦损失和泄露损失之和02.0=+r v ββ）；4、叶轮出口静参数计算已知K T 77.3692=*，mm b 10=，出口周向速度s m u h c th u /86.26002.3118113422===。

列方程组⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====⇒⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-=++-==*Pa PKT m Kg s m c bc D q RT k k c c RT k k RT P P P r r m r u m m 15303083.331/6068.1/40.90121'1'13'1222'122222'1'1'1'100'1'1ρπρρρρ 压气机动叶出口绝对速度：s m c c c u r /08.27686.26040.902222222=+=+=；5、速度三角形叶轮入口：s m c /88.981=，s m u /03.1601=，s m w /11.1881=，︒=901α，︒=71.311β；叶轮出口：s m c /08.2762=，s m u /02.3112=，s m w /38.1032=，︒=11.192α，︒=98.602β；叶轮出口马赫数76.0'122==kRTc Ma ;6、叶型设计叶轮轮缘功：Kg J u u c c w w l u /35.81132222212221222221=-+-+-=； 叶轮反动度：591.0212122=--=Ωul c c ；转子叶片数：()17ln 2.02sin 2121=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=D D Integer N m KRββπ； 圆弧半径计算：4287.0cos 2cos 222211222122=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=ββm m C D D D D R ；圆心位置计算：4049.0cos 222222220=⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=βD R D R R c c ；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**=2'1T T 。