Реферат: Визначення енергетичних параметрів газотурбінної установки

Завдання

Визначити ефективний ККД /> та корисну потужність /> газотурбінної установки без регенерації тепла з ізобарним підведенням тепла, якщо відомі такі параметри ГТУ: ступінь підвищення тиску />, внутрішні відносні коефіцієнти потужності турбіни /> і компресора />, температура повітря перед компресором /> і витрата повітря через ГТУ />. Робоче тіло має властивості повітря (/>, />), барометричний тиск В=100кПа, механічний ККД турбіни дорівнює />, а механічний ККД компресора ГТУ – />.

Зобразити схему ГТУ без регенерації і з регенерацією та визначити витрату /> палива з теплотою згорання /> в регенеративному циклі зі ступенем регенерації /> і порівняти отримане значення з витратою палива в циклі без регенерації.

Визначити поверхню регенератора, беручи коефіцієнт теплопередачі /> і />.

Розглянути також цикл ГТУ з утилізацією невикористаної теплоти, у якому ¾ відведеної в циклі теплоти підводить в утилізаційний парогенератор з метою одержання перегрітої водяної пари для парової турбіни. Визначити параметри характерних точок циклу Ренкина ПТУ, питомі витрати тепла і палива комбінованого циклу і зрівняти їх з показниками регенеративного циклу ГТУ, якщо внутрішній відносний коефіцієнт потужності парової турбіни дорівнює />.

Таблиця 1 – Вихідні дані:

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

/>

кг/с

15

840

6,5

0,86

0,86

27

/>

Рис. 3.1 – Принципова схема ГТУ з ізобарним підведенням тепла

/>

Рис. 3.2 – Ідеальний не регенеративний цикл ГТУ з ізобарним підведенням тепла

1–2 – адіабатне стиснення повітря в компресорі при />;

2–3 – ізобарне підведення тепла при ступені зміни температури />;

3–4 – адіабатне розширення в турбіні;

4–1 – ізобарне відведення тепла.

Ступінь підвищення тиску в компресорі:

/>

1. />, />; />.

2. />,/>,

/>показник адіабати.

/>

3. />/>;

/>, />.

4. />/>,

/>.

Кількість підведеного тепла в циклі:

/>,

/>.

Кількість відведеного тепла:

/>

/>

Термічний ККД ідеального циклу:

/>,

/>.

--PAGE_BREAK--

/>.

Робота турбіни:

/>

/>

Питома робота ідеального компресора:

/>

/>.

Питома корисна робота циклу:

/>.

Рівняння енергетичного балансу ідеальної ГТУ:

/>,

де />корисна потужність ідеальної ГТУ;

/>витрата робочого тіла;

/>масова продуктивність повітряного компресора ГТУ, кг/с;

/>витрата палива, кг/с.

/>

/>.

/>.

/>.

Потужність ідеальної турбіни:

/>.

Потужність адіабатного компресора з рівняння енергобалансу установки:

/>.

Питомі витрати тепла />і палива />:

/>;

/>.

Для />знаходимо температуру повітря після компресора

/>.

Питома кількість підведеного тепла:

/>.

Дійсна питома внутрішня робота компресора:

/>.

Питома внутрішня робота турбіни:

/>.

Питома внутрішня робота ГТУ:

/>.

Механічний ККД ГТУ:

/>,

/>.

Внутрішній коефіцієнт потужності установки:

/>

Ефективний коефіцієнт потужності ГТУ:

/>,

де />— коефіцієнт використання тепла палива в камері згорання. Приймаємо />.

/>.

Питома витрата тепла:

/>.

Питома витрата палива:

/>.

Секундна витрата палива:

/>.

Рівняння енергобалансу камери згорання:

/>,

де />– витрата повітря;

/>– коефіцієнт надлишку повітря.

/>

Секундна витрата повітря:

/>

Розглянемо ГТУ з регенерацією тепла

/>

    продолжение
--PAGE_BREAK--

Рис. 3.3 – Принципова схема ГТУ з регенерацією тепла

/>

Рис. 3.4 – Ідеальний регенеративний цикл ГТУ з ізобарним підведенням тепла

Параметры в точках цикла:

Точка 1: Р1=В=0,1 МПа, Т1=15+273=288К.

Точка 2: Р2=β·Р1=6,5·0,1=0,65МПа; />;

/>.

Точка 3: Р3=Р2=0,65 МПа, Т3=840+273=1113 К.

Точка 4: Р4=Р1=0,1 МПа,/>.

З виразу />,

/>.

Точка 5: Р5=Р2=0,65МПа, розраховуємотемпературупісля регенератора

/>,

де />ступінь регенерації.

/>.

Точка 6:/>,

/>.

Для ГТУ з генерацією тепла внутрішній ККД установки визначається за формулою:

/>,

де />внутрішня питома робота ГТУ при />;

/>– питоме тепло відведення установки з регенерацією.

/>

/>.

/>.

/>.

Рівняння енергобалансу регенератора:

/>,

де />ентальпія повітря після регенератора;

/>ентальпія повітря на вході в регенератор;

/>коефіцієнт, що враховує втрати тепла в довкілля. Приймаємо />.

/>.

Поверхня нагріву регенератора при />:

/>,

де К – коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря, />.

/>.

З рівняння теплопередачі:

/>.

/>.

Середній температурний напір:

/>

/>.