Modern Turbofan Analysis Part 6

In this part, we'll analyse the fan

Gas Turbine
1.0x

Modern Turbofan Analysis Part 6

Created 2 years ago

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In this part, we'll analyse the fan
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Slide Content
Tags: Gas Turbine
  1. Modern Turbofan Type Engine

    Slide 1 - Modern Turbofan Type Engine

    • Analysis
  2. Given Parameters

    Slide 2 - Given Parameters

    • Area of hot nozzle
    • 1.0111m2
    • PCC= Combustion Chamber Pressure Loss Ratio
    • .02
    • Area of cold nozzle
    • 3.5935 m2
    • m = Mechanical Efficiency
    • 0.99
    • Area of inlet
    • 6.006 m2
    • THPT = High Pressure Turbine Efficiency
    • 0.93
    • d = intake efficiency
    • .98
    • TLPT = High Pressure Turbine Efficiency
    • 0.93
    • fan = Isentropic Fan Nozzle Efficiency
    • .95
    • n = Isentropic Nozzle Efficiency
    • 0.95
    • f = Fan Polytropic Efficiency
    • .93
    •  (By Pass Ratio)
    • 8.1
    • CLPC = Low Pressure Compressor Efficiency
    • .91
    • f = Fan Pressure Ratio
    • 1.7
    • CHPC High Pressure Compressor Efficiency
    • .91
    • CLPC = Low Pressure Compressor Ratio
    • 1.14
    • CC = Combustion Chamber Efficiency
    • .99
    • CHPC = High Pressure Compressor Ratio
    • 21.0
    • QHV (kJ/kg)
    • 48000
  3. Flight Conditions

    Slide 3 - Flight Conditions

    • Condition
    • Value
    • M (Mach Number)
    • 0.85
    • Altitude
    • 10668
    • Ta = Temp airK
    • 218.934
    • Pa (kPa)
    • 23.9
    • Turbine Inlet Temperature K
    • 1380
  4. Modern Turbofan Type Engine

    Slide 4 - Modern Turbofan Type Engine

    • a
    • 01
    • 02
    • 03
    • 04
    • 05
    • 06
    • 07
    • 08
    • 09
    • 11
    • Stn
    • Desc
    • A
    • Atm
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 03
    • Fan out
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
  5. Stn

    Slide 5 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 03
    • Fan out
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Inlet Duct (Given 98% Efficient)
    • At the intake we convert all the kinetic energy in the air into pressure energy.
  6. Stn

    Slide 6 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.99
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Inlet Duct (Given 98% Efficient)
  7. Stn

    Slide 7 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.4
    • 03
    • Fan out
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Fan Outlet (Given f as 93% and f = 1.7)
  8. Stn

    Slide 8 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.4
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Fan Outlet (Given f as 93% and f = 1.7)
  9. Stn

    Slide 9 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.52
    • 04
    • LPC Out
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Low Pressue Compressor Outlet
    • (Given LPC as 91% and LPC = 1.14)
  10. Stn

    Slide 10 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.52
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Low Pressue Compressor Outlet
    • (Given LPC as 91% and LPC = 1.14)
  11. Stn

    Slide 11 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.4
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • High Pressue Compressor Outlet
    • (Given HPC as 91% and LPC = 21)
  12. Stn

    Slide 12 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • High Pressure Compressor Outlet
    • (Given HPC as 91% and LPC = 21)
  13. Stn

    Slide 13 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Outlet of Combustor
    • (Given Combustion Pressure Loss Ratio Pcc = 0.02)
  14. Stn

    Slide 14 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • Energy In = Energy Out.
    • Outlet of Combustor
    • (Given Combustion Pressure Loss Ratio Pcc = 0.02)
  15. Energy In = Energy Out.

    Slide 15 - Energy In = Energy Out.

    • Let
  16. Stn

    Slide 16 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
  17. Stn

    Slide 17 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • High Pressue Turbine Outlet
    • (Given HPT as 93% and m = 99%)
    • The high pressure turbine is required to drive the high pressure compressor.
  18. Stn

    Slide 18 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • High Pressue Turbine Outlet
    • (Given HPT as 93% and m = 99%)
  19. Stn

    Slide 19 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • High Pressue Turbine Outlet
    • (Given HPT as 93% and m = 99%)
  20. Stn

    Slide 20 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Low Pressue Turbine Outlet
    • (Given LPT as 93% and m = 99%)
    • The high pressure turbine is required to drive the low pressure compressor and fan. However we need to be cognisant of the by-pass ratio.
  21. Stn

    Slide 23 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Low Pressue Turbine Outlet
    • (Given LPT as 93% and m = 99%)
  22. Stn

    Slide 24 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Core Nozzle Outlet
    • (Given n as 95%)
    • The critical pressure ratio is:
  23. The critical pressure ratio is:

    Slide 25 - The critical pressure ratio is:

    • And the efficiency of the nozzle is
    • But the critical temperature ratio:
  24. Stn

    Slide 27 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Core Nozzle Outlet
    • (Given n as 95%)
  25. Stn

    Slide 28 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Core Nozzle Outlet
    • (Given n as 95%)
  26. Stn

    Slide 29 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Core Nozzle Outlet
    • (Given n as 95%)
  27. Stn

    Slide 30 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Vj
    • Jet Velocity
    • 433 m/s
    • Core Nozzle Outlet
    • (Given n as 95%)
  28. Stn

    Slide 31 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • 32.88
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Vj
    • Jet Velocity
    • 433 m/s
    • Fan Nozzle Outlet
    • (Given fn as 95%)
  29. Stn

    Slide 32 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • 32.88
    • 245
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Vj
    • Jet Velocity
    • 433 m/s
    • Fan Nozzle Outlet
    • (Given fn as 95%)
  30. Stn

    Slide 33 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • 32.88
    • 245
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Vj
    • Jet Velocity
    • 433 m/s
    • Vf
    • Fan Velocity
    • 314 m/s
    • Fan Nozzle Outlet
    • (Given fn as 95%)
  31. Stn

    Slide 34 - Stn

    • Desc
    • kPa
    • K
    • A
    • Atm
    • 23.9
    • 218.9
    • 01
    • 02
    • Intake
    • 37.9
    • 250.44
    • 03
    • Fan out
    • 64.59
    • 294.5
    • 04
    • LPC Out
    • 73.63
    • 306.87
    • 05
    • HPC Out
    • 1546
    • 774.45
    • 06
    • CC Out
    • 1515
    • 1380
    • 07
    • HPT Out
    • 329
    • 975
    • 08
    • LPT Out
    • 43.83
    • 614
    • 09
    • Nozzle Out
    • 23.9
    • 532
    • 11
    • Fan Nozzle
    • M
    • Mach
    • 0.85
    • Alt
    • Altitude
    • 10668m
    • f
    • Fuel : Air
    • .0173
    • Vj
    • Jet Velocity
    • 433 m/s
    • Va
    • Aircraft Velocity
    • 251 m/s
    • m
    • Mass flow
    • 575
    • Mass Flow – Given Area of Fan Inlet is 6.006m2.
  32. Calculating the Thrust

    Slide 35 - Calculating the Thrust

    • 11.9kN
    • Total Thrust = 76.4kN
  33. Efficiency

    Slide 36 - Efficiency