1. Определение расчетных зависимостей внутреннего кпд цикла от степени повышения давления при различных значениях температур воздуха и газа

Расчет тепловой схемы ГТУ начинается с определения зависимости _в=f() при  = varia. Для всех четырех вариантов безрегенеративного исполнения ГТУ (простейшая, с теплофикацией, ПГУ, КГТУ) эту зависимость рассчитывают по формуле

Продолжение прил. 2

Рис. 1. графики зависимости КПД простой ГТУ от

отношения давлений и температур

Рис. 2. Графики зависимости КПД ГТУ с регенератором при от отношения давлений и температур

Продолжение прил. 2

при пяти значениях температурного коэффициента . В данном примере принято: Т₁=1223; 1123; 1323 К и Т₃=273; 263; 293 К;

₁=273/1223=0,223; ₂=273/1123=0,243; t₃=273/1323=0,206;

t₄=263/1223=0,215; t₅=293/1223=0,24.

С целью сокращения объёмов расчета для всех вариантов приняты осредненные значения величин: _к=0,87; _т=0,88; =1,06; m=(K-I)/K=(1,35-I)/1,35=0,259, где К=1,35. Шаг изменения степени повышения давления =2 при изменении  от 1 до 40. Расчет зависимостей h_в=f(p) при  = varia выполнен на ЭВМ (ри.1).

Для варианта с регенерацией этот расчет выполняется по той же программе, по формуле (2)

,

где принято: те же пять значений ₁=0,223; ₂=0,243; t₃=0,206; t₄=0,215; t₅=0,24; =0,75 (обычно m=0,65 – 0,85); =1,1, остальные величины без изменений: h_к=0,87; h_т=0,88; m=0,259; К=1,35; =2 при изменении  от 1 до 40. Результаты расчета представлены на рис.2.

2. В Продолжение прил. 2 ыбор расчетных значений начальных температур воздуха и газа

На основе полученных зависимостей h_в=f(p) при t = varia

(рис.1,2) построены графики изменения максимальных значений внутреннего КПД цикла h_вмах в зависимости от начальной температуры воздуха Т₃ (состояние атмосферы) (рис.3) и от начальной температуры газа Т₁ (рис.4) для безрегенеративных и регенеративных ГТУ.

Расчетное значение температуры атмосферного воздуха Т₃ обычно принимается равным нормальной (стандартной) Т₃=288 К (15°С), если не оговариваются дополнительные условия. В данном примере эти условия указаны как вариант исполнения ГТУ для северных районов и поэтому Т₃=273 К (0°С).

Выбор начальной температуры газа, независимо от варианта исполнения тепловой схемы ГТУ, диктуется только жаропрочностью применяемых материалов лопаток и дисков турбины и способами их охлаждения. В данном примере предполагается использовать простейший способ воздушного охлаждения – внешний обдув обода диска, что обеспечивает понижение температуры материала на DТ=50 К. Материал лопаток – жаропрочный сплав ЖС-6К, которых без охлаждения “держит” предельную температуру 950°С, обеспечивая при этом допускаемые напряжения _доп=100 МН (1000 кг/см²) при времени работы t=20000 ч. Исходя из этих условий допустимая температура газа будет Т₁=Т₁+Т_л=1173+50=1223 К. Тогда расчетное значение

Р

Продолжение прил. 2

ис.3. графики зависимости КПД ГТУ от начальной температуры газа Т₁ 1- с регенератором 2- без регенератора

Рис. 4. Графики зависимости КПД ГТУ от температуры атмосферного воздуха Т₃ 1- без регенератора 2- с регенератором

t_расч=t₁=Т₃/Т₁=273/1223=0,223. Оно принято в дальнейших расчетах за проектное значение t_расч.

Е

Продолжение прил. 2

сли студент не располагает необходимыми литературными и заводскими данными по применяемым матералам и способам охлаждения, то можно ориентироваться на применяемым материалам и способам охлаждения, то можно ориентироваться на исходные данные, соответствующие базовой ГТУ (табл.1 и 2).