4. Расчет компрессора

Для безрегенеративных вариантов тепловых схем ГТУ p = 13,2. Давление за компрессором Р₄ = pР₃ = 13,298,1 = 1295 кПа. Удельную работу компрессора и температуру воздуха за ним определяем в следующей последовательности. Сначала находим температуру изоэнтропийного сжатия за компрессором:

, где k = 1,39; m_в = (k -I)/ k = (1,39- -1)/1,39 = 0,281. Средняя температура изоэнтропийного сжатия Т_ср = (Т₃+Т₄)/2 = (273+582)/2 = 427,5 К. Показатель изоэнтропы и теплоемкости воздуха при этой температуре (прил.1,рис.2), k = 1,39; Ср_ср = 1,018 кДж/(кгК).

Изоэнтропийный перепад энтальпий в компрессоре

1,018273(13,2^0,281-1) = 297 кДж/кг.

Д

Продолжение прил. 2

ействительный перепад энтальпий при h_к=0,87

297/0,87 =341,7 кДж/кг.

Температура воздуха за компрессором:

273+341,7/1,018 = 609 К равна температуре воздуха, поступающего в камеру сгорания.

Для варианта с регенератором будем соответственно иметь:  = 7; Р₄ = Р₃ = 798,1 = 686,7 кПа; К = 1,39; m = 0,281; К; К; Ср_Ср = 1,01 кДж/(кг×К); 1,01×273(7^0,281-1) = 200 кДж/кг. Н_к = Н_кс/h_к = 200/0,87 = 230 кДж/кг; 273+230/1,018 = 501 К – температура воздуха, поступающего в регенератор.

5. Расчет камеры сгорания

При отсутствии данных по топливу за его основу принимаем стандартный углеводород (85 С и 15% Н), для которого = 44300 кДж/кг и теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива L₀ = 15. Примем КПД камеры сгорания h_кс = 0,99, физической теплотой топлива, вносимой в КС пренебрегаем.

При этих условиях для всех четырех вариантов тепловой схемы ГТУ без регенератора в первом приближении будем иметь (6)

З

Продолжение прил. 2

начения теплосодержания воздуха и продуктов сгорания , при  = 1 при соответствующих температурах принимались по графикам (прил.1, рис.3).

Коэффициент избытка воздуха  = (L_o+q_в)/ L_o = (15+45)/15 = 4. Удельный расход рабочего тела в КС увеличился на величину q_топ = 1/( L_o) = 1/(4 ×15) = 0,01667.

Для варианта контактной (форсированной или монарной) ГТУ коэффициент избытка воздуха  будет иметь меньшее значение, которое в случае необходимости по заданию руководителя проекта может быть уточнено в дальнейших расчетах

где d = 0,12 (d = 0,05 – 0,25) – относительное количество впрыскиваемого пара (воды); i_d и i_4П – теплосодержание пара в точках d и 4П (рис.1.2, е).

Для варианта ГТУ с регенерацией при расчете КС необходимо предварительно определить температуру воздуха, поступающего в КС из регенератора в такой же последовательности.

Степень расширения в турбине _Т = / =7/1,1 =6,364. Температура газа за турбиной для регенеративных ГТУ находится в пределах 800 – 870 К. Принимая Т₂ =820 К, оценим среднюю температуру процесса расширения в турбине Т_ср = (Т₁+Т₂)/2 = (1223+820)/2 = 1021 К. П

Продолжение прил. 2

о этой температуре и графикам рис.3 (прил.1) находим k =1,325 и m=(k-1)/k = (1,325-1)/1,325 = 0,246, приняв  = 5 несколько выше, чем для вариантов без регенерации. Температура изоэнтропийного расширения за турбиной К. Действительная температура за турбиной

При наличии регенератора:

Коэффициент избытка воздуха  = (L_o+q_в)/ L_o = (15+60,6)/60,6 = 5,05.

Удельный расход рабочего тела в КС увеличился на величину q_топ= 1/( L_o) = 1/(5,0515) = 0,01321 против 0,01667 без регенерации.

Таким образом, введение регенерации в цикле при сохранении других исходных параметров неизменными (Т₁; Т₃; N_e) уменьшает оптимальную степень повышения давления, удельный расход топлива и увеличивает коэффициент избытка воздуха (вследствие увеличения температуры воздуха, поступающего в КС, и уменьшения тепла топлива, подводимого в ней).