Тема выпускной квалификационной работы: «Газотурбинная установка мощно стью 8.3 МВт» В данной работе проведен расчет газотурбинной установки мощностью 8.3 МВт, выполненной на базе двигателя НК-12 СТ. Для достижения поставленных задач осу ществлялись следующие расчеты и исследования: 1) Расчет тепловой схемы вручную, а также посредством программы A2GTP; 2) Расчет проточной части турбины компрессора (ТК) и силовой турбины (СТ); 3) Расчет закрутки потока последней ступени; 4) Прочностные расчеты последней ступени силовой турбины; 5) Кратко изложены общие понятия об основных элементах и узлах прототипа НК-12 СТ; 6) Произведено исследование процесса детонации, а также камеры сгорания с вращающейся детонацией для ГТУ. В результате теплового расчета были получены оптимальные параметры для тур бины и компрессора. Итогом газодинамического расчета являются параметры, служащие для построения 3D модели лопатки последней ступени силовой турбины. Результатом прочностного анализа является определение коэффициента запаса прочности лопатки и диска, а также частотный анализ ротора и лопатки последней ступени силовой турбины. В специальной части проведено исследование детонационного горения, а также камер сгорания с вращающейся детонацией.

Subject of the graduate qualification work: "8.3 MW gas turbine" This paper, the calculation of a gas turbine unit with a capacity of 8.3 MW is carried out. The GTU is based on the NK-12 ST engine. To achieve these goals, the following calculations and studies were carried out: 1) Calculation of the thermal circuit with hands and using the a2gtp program; 2) Calculation of the flow part of the compressor turbine (TC) and power turbine (ST); 3) Calculation of the flow twist in the last stage; 4) Strength calculations of the last stage of the turbine; 5) Briefly described the general concepts of the main elements and nodes of the prototype NK-12 ST; 6) Investigation of the detonation process, as well as combustion chambers with rotating detonation for gas turbines. As a result of thermal calculation, optimal parameters for the turbine and compressor were obtained. The result of gas-dynamic calculation is the parameters used to build a 3D model of the blade of the last stage of the turbine. The result of the strength analysis is the determination of the safety factor of the blade and disk, as well as the frequency analysis of the rotor and blade of the last stage of the turbine. In a special part, a study of detonation combustion, as well as combustion chambers with rotating detonation was carried out.

• Введение
• Тепловой цикл газотурбинной установки
  • Общие сведения
  • Исходные данные для расчёта газотурбинной установки
  • Расчёт теплового цикла газотурбинной установки на ЭВМ
  • Обоснование выбора степени повышения давления в компрессоре *к и начальной температуры газа перед турбиной T3*
  • Расчёт параметров цикла
    • Компрессор низкого давления
    • Расчёт камеры сгорания
    • Турбина низкого давления
  • Свободная силовая турбина
    • Расчёт параметров газотурбинной установки
• Осевой компрессор
  • Определение газодинамических характеристик и геометрических параметров компрессора низкого давления
    • Исходные данные для расчёта компрессора низкого давления
    • Расчёт компрессора низкого давления
  • Результаты расчёта компрессора
• Камера сгорания газотурбинного двигателя
  • Исходные данные для расчёта
  • Расчёт размеров камеры сгорания
  • Расчёт характеристик рабочего процесса
    • Характеристики запуска
    • Расчет индексов эмиссии загрязняющих атмосферу веществ
    • Расчёт параметров горения
• Осевая турбина
  • Расчет турбины высокого давления
    • Исходные данные для расчёты турбины высокого давления
    • Предварительный расчёт турбины высокого давления
    • Профилирование проточной части турбины высокого давления
    • Определение коэффициента полезного действия и мощности степеней турбины высокого давления
  • Расчет турбины среднего давления
    • Исходные данные для расчёты турбины среднего давления
    • Предварительный расчёт турбины среднего давления
    • Профилирование проточной части турбины среднего давления
    • Поступенчатый расчёт турбины среднего давления по среднему диаметру
    • Расчёт закрутки потока первой ступени турбины среднего давления
    • Определение величины относительного шага соплового аппарата и количества лопаток первой ступени турбины среднего давления
    • Определение величины относительного шага рабочего аппарата и количества лопаток первой ступени турбины среднего давления
    • Определение коэффициента полезного действия и мощности степеней турбины среднего давления
    • Расчёт характеристик и геометрических параметров диффузора
• Прочностной расчёт
  • Расчёт на прочность рабочей лопатки силовой турбины
    • Расчёт напряжений растяжения от ЦБС в ANSYS
    • Изгибающие моменты и напряжения изгиба от газодинамической нагрузки
    • Выбор материала и определение запасов прочности лопатки
    • Напряжения в хвосте рабочей лопатки
    • Расчет собственных частот рабочей лопатки
  • Расчёт на прочность диска последней ступени турбины
    • Выбор материала и определение запасов прочности диска
  • Расчет ротора силовой турбины
• Конструкция газотурбинной установки
  • Назначение и описание установки
  • Основной принцип работы установки
  • Компрессор
  • Камера сгорания
  • Турбина
    • Турбина компрессора
    • Силовая турбина
  • Подшипники
    • Описание конструкции выбранных подшипников
    • Достоинства и недостатки подшипников
    • Основные причины выбора подшипников
  • Защита проточной части от паров и маслов
  • Тепловые расширения
  • Лабиринтовые уплотнения
  • Режим помпажа
    • Принципиальные особенности режима
    • Способы защиты
  • Основные моменты пуска, регулирования работы и остановки установки
    • Пусковое устройство, назначение и состав
• Камера сгорания с вращающейся детонацией для ГТУ
  • Основные понятия теории горения и детонации
  • История исследования детонации
  • Камера сгорания с вращающейся детонацией
  • Математическое моделирование процессов детонации в газовых смесях
    • Одномерная система уравнений газовой динамики
    • Некоторые математические свойства системы уравнений газовой динамики
    • Системы уравнений гиперболического типа
    • Соотношения на разрыве
    • Элементарная теория ударных волн в идеальном газе
    • Теория экзотермического скачка (положения модели)
    • Теория экзотермического скачка (основные результаты)
    • Основные понятия химической кинетики – типы реакций
    • Основные понятия химической кинетики – скорость реакции
    • Упрощенный подход – модель Коробейникова – Левина
    • Глобальная кинетическая модель горения углеводородов
    • Трехмерная модель течений с волнами детонации
• Заключение
• Список использованных источников
• Приложение А. Продольный разрез газотурбинной установки мощностью 8.3 МВт
• Приложение Б. Исходный код модуля расчёта, оптимизации и синтеза параметров газовых радиально-осевых турбин