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
158406,50,860,8627

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:

,

.

.

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

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=0,65 МПа; ;

.

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 =0,65 МПа, розраховуємо температуру після 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:

.



Зараз ви читаєте: Визначення енергетичних параметрів газотурбінної установки