Математичний опис технологічного процесу роботи газотурбінних установок
Т.М. Мунсизбай
, Республіка Казахстан, м. Алмати, вул. Сатпаєва, 22. p align="justify"> Доцент кафедри В«Електроенергетика та автоматизація технологічних комплексівВ» Казахського національного технічного університету імені К.І. Сатпаєва. br/>
Ключові слова: математична модель, турбіна, газотурбінна установка (ГТУ) газоподібні речовини (ГОВ), кінетична енергія газу, окружна і кутова швидкості, механічна і електрична енергії, температура, тиск, теплова енергія палива, коефіцієнт використання енергії палива (КІЕТ).
В існуючих газотурбінних установках [1,2] в якості показника роботи турбіни прийнято температура і тиск ГОВ перед турбіною. Відповідно з цим припущенням розроблялися різноманітні конструкції турбін. Однак КІЕТ в теплових електричних станціях не перевищує 40%, тому що відповідно до кінетичної теорії газів, основним показником є ​​швидкість руху ГОВ, а не температура і тиск перед турбіною. В даний час немає чітко обгрунтованої теорії технологічного процесу перетворення теплової енергії палива в механічну енергію з урахуванням швидкості руху ГОВ. Роботи, присвячені ГТУ, носили інтуїтивний характер, в основному, використовували результати робіт, присвячених авиадвигателестроения [1, 2]. На наш погляд, це не відповідає технологічному процесу, що відбувається в ГТУ. Якщо в ГТУ ГОВ приводить в рух турбіну електричного генератора з метою отримання електричної енергії, то в авіабудуванні турбореактивний двигун приводить в рух літак, за рахунок викиду ГОВ. br/>
Постановка завдання. Потрібно знайти математичну модель руху ГТУ в процесі перетворення енергії ГОВ в електричну енергію, для побудови надалі системи автоматичного управління ГТУ з оптимальними параметрами, а також визначити оптимальну швидкості руху ГТУ з максимальним КІЕТ. br/>
Оптимальна швидкість руху турбіни. На підставі вищевикладеного пропонується визначення використовуваної потужності енергії палива з відповідним аналізом енергії ГОВ, а також оптимальної швидкості руху турбіни з максимальним використанням енергії ГОВ. p align="justify"> Для оптимізації використання потужності палива необхідно провести математичний аналіз роботи, чиниться ГОВ.
Вираз, встановлене автором даної роботи раніше для визначення енергії потоку газу:
(1 *)
поширюється і для визначення потужності потоку ГОВ, але не визначає чинену роботу, і не досить для визначення оптимальної використовуваної потужності.
Використовувана потужність відповідно до законів механіки визначається з виразу
, (1)
де - Потужність на валу турбіни, - окружна швидкість руху турбіни, - сила ГОВ.
Сила ГОВ визначається у відповідності з другим законом Ньютона:
, (2)
<...
