1 Розрахунок теплової схеми і вибір параметрів
Вихідні дані для розрахунку:
температура повітря на вході в осьовий компресор Т в=10 ° С=283 К;
температура газу на вході в турбіну високого тиску Т ГВД=1 040 ° С=1313 К;
ступінь регенерації r=0,71;
тип схеми - з регенерацією;
ефективна потужність ГТУ N e=25 МВт;
тиск повітря на вході в осьовий компресор Р в=1,013 МПа.
Розрахунок теплової схеми виконуємо на 1 кг робочого тіла (повітря) в компресорі. Втратами теплоти внаслідок теплообміну через стінки корпусів турбомашин нехтуємо.
Попередньо для розрахунку вибираємо 6 значень ступеня стиснення повітря в компресорі. Для регенеративних ГТУ рекомендується здавати.
Приймаємо значення.
Розрахунок спочатку проводимо для ступеня стиснення.
Комплекс роботи стискування компресора за формулою:
, (1)
де - ступінь стиснення повітря в компресорі;
- показник адіабати повітря в компресорі; при попередньому розрахунку приймаємо.
Питому роботу стиснення в компресорі розраховуємо за формулою:
, (2)
де - Питома изобарического теплоємність при середній температурі процесу стиснення, кДж/(кг? К); приймаємо=1,005 кДж/(кг? К);
- температура повітря перед осьовим компресором, К;
- комплекс роботи стискування компресора;
- коефіцієнт корисної дії компресора; приймаємо.
Температуру повітря за компресором розраховуємо за формулою:
, (3)
Сумарна ступінь розширення в турбінах:
, (4)
де - втрати на тертя по тракту ГТУ, для ГТУ з регенерацією теплоти, приймаємо.
Питома робота розширення продуктів згоряння турбіни високого тиску:
, (5)
де - коефіцієнт, що враховує різницю у витратах турбіни і компресора;
- механічний коефіцієнт корисної дії; для двох і трехвальних ГТУ приймається в межах 0,96-0,98, приймаємо.
, (6)
де - витрата охолоджуючого повітря, віднесений до витраті повітря, приймаємо;
- витрата повітря через лабірінтовие ущільнення, віднесений до витраті повітря;
- витрата палива, віднесений до витраті повітря.
і знаходяться в межах 0,010,02, приймаємо=0,01,=0,01.
Температура продуктів згоряння за турбіною високого тиску:
, (7)
де - температура продуктів згоряння на вході в ТВД, К;
- питома изобарического теплоємність при середній температурі процесу розширення в турбіні, кДж/(кг? К); в попередньому розрахунку приймаємо кДж/(кг? К).
Ступінь розширення продуктів згоряння ТВД:
, (8)
де - показник адіабати продуктів згоряння в турбіні, 1,333;
- коефіцієнт корисної дії ТВД,, приймаємо.
Ступінь розширення продуктів згоряння силової турбіні:
(9)
Питома робота розширення силовий турбіни:
, (10)
де - температура продуктів згоряння перед силовою турбіною, К;
- коефіцієнт корисної дії СТ,, приймаємо.
Питома ефективна робота:
(11)
де - коефіцієнт, що враховує різницю у витратах.
(12)
Температура продуктів згоряння за СТ:
, (13)
Нагрівання повітря в регенераторі:
, (14)
Температура повітря за регенератором (тільки для ГТУ з регенерацією):
, (15)
Кількість теплоти повітря, що надходить в камеру згоряння з компресора:
, (16)
де середня питома изобарического теплоємність повітря, що визначається за температурі повітря за компресором, кДж/(кг? К), в попередньому розрахунку, приймаємо.
Кількість теплоти, підведене до продуктів згоряння в камері згоряння:
(17)
де середня питома теплоємність продуктів згоряння, що визначається за температурі за компресором, кДж/(кгК), в попередньому розрахунку, приймаємо;
коефіцієнт корисної дії камери згоряння, що враховує хімічний недожог палива; в попередньому розрахунку, приймаємо
Ефективний ККД:
(18)
Аналогічно проводимо розрахунок для всіх обраних ступенів стиснення. Результати розрахунку зводимо в таблицю 2.
Таблиця 2 - Розрахунок теплової схеми і вибір параметрів
Позначення 35781012 0,3690,5840,7440,8110,9311,034, кДж/кг116,527184,497235,002256,431294,116326,741, К398,948466,579516,833538,155575, 653608,116 2,6704,4506,2307,1208,90010,...
