5. Енергетичні і економічні характеристики циклів гту. Визначення площі теплообмінника

Характеристика циклу ГТУ з регенерацією ,

Термічний коефіцієнт корисної дії знаходимо за формулою :

де значення та знаходимо як:

Питому теплоту, яка підведена до робочого тіла, знайдемо за формулою :

Питома теплота відведена від тіла:

Питома робота адіабатного стиску робочого тіла :

де - масова теплоємність при сталому об’ємі , яку знаходимо за формулою :

тоді:

Питома робота адіабатного розширення робочого тіла

Питома робота компрессора:

Питома робота турбіни:

Питому роботу циклу знайдемо за формулою:

Розрахуємо термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти за формулою:

де – передана теплота у регенераторі, визначаємо за формулою:

де – степінь регенерації,

– наявна питома теплота, яка теоретично може бути передана у регенераторі гарячим теплоносієм холодному, знаходимо за формулою:

Тоді:

Характеристики циклу Карно

Термічний коефіцієнт корисної дії знаходимо за формулою:

Питома теплота, підведена до робочого тіла :

Питома теплота, відведена від робочого тіла:

Питома робота циклу Карно дорівнює:

Визначення площі теплообмінника.

Площа поверхні теплообміну регенератора визначається за формулою:

де: – секундна витрата теплоносія, ,

– середнє значення коефіцієнта теплопередачі у регенераторі

– середня різниця температури у регенераторі, К.

Середня різниця температури (температурний перепад) для теплообмінних апаратів з прямотічною схемою руху теплоносіїв:

де – температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник;

– температура гарячого теплоносія на виході з телообмінника;

– температура холодного теплоносія на вході;

– темпаратура холодного теплоносія на виході.

Температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник , визначаємо за формулою :

Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника

де – водяний еквівалент теплоносія ,який визначається за формулою :

тоді:

Температура холодного теплоносія на вході у теплообмінник

Температура холодного теплоносія на виході з теплообмінника

Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти.

Визначаємо за наступними залежностями параметри стану:

абсолютні тиски

абсолютна температура

питомі об'єми

зміна питомої ентропії

6. Паливо і продукти його згорання. Енергетичні характеристики гту

Нижча теплота згорання газоподібного палива при температурі t = 20°C і тиску р = 101,3 кПа визначається за формулою:

Hu=100,5·H₂+334,1·CH₄+598,5·C₂H₆ + 865,3·C₃H₈ +

+1142,7·C₄ H₁₀ + 1440,2·C₅H₁₂ +117,8·CO + 217,5·H₂S=

де

Hu – нижча теплота згорання палива, кДж/кг;

Н_{2 ,} СН₄ – об’ємна концентрація відповідно водню, метану і т. д. у паливі, %.

Стехіометрична витрата сухого повітря для згорання 1м³ газоподібного палива.

=(0,5·CO + 0,5·H₂ + 1,5·H₂S + Σ(n + m/4)·C_nH_m – O₂)/21=

де

– стехіометрична витрата повітря , м³;

CO, H₂, H₂S, O₂ – об’ємна концентрація у паливі моноокислу вуглецю,

водню, сірководню, кисню, %;

n,m – кількість атомів відповідно вуглецю і водню у

хімічному з’єднані С_nH_m;

C_nH_m – об’ємна концентрація у паливі вуглеводню, що

складається з n атомів С і m атомів Н, %.

Об’єм складових продуктів згорання 1м³ газоподібного палива:

діоксид вуглецю: = 0,01·(CO₂ + CO + C_nH_m)

;

кисень: =0,21·(α – 1)· ;

азот: = 0,79 +0,01·N₂

діоксид сірки: =0.01*2,6=0.026 ;

водяна пара: = (H₂S + H₂ + 0,5Σ m C_nH_m +1,61αV° + 0,124d)/100

де

d – кількість вологи у газоподібному паливі , г/м³

Об’єм продуктів згорання 1м³ газоподібного палива.

= + + + +

Енергетичні характеристики ГТУ.

Теоретична потужність ГТУ:

Секундна витрата рідкого палива:

Секундна витрата повітря для згорання палива:

Секундне утворення продуктів згорання палива: