4.3.2. Порядок расчета при использовании осредненных значений

Тепловой расчет ГТУ предполагает последовательное приближение, поэтому целесообразно выполнять его в три этапа.

Первый приближенный этап позволяет оценить значения основных показателей установки и провести их сравнительный анализ для выбора параметров рабочего тела ( и или ).

На втором, уточненном, этапе находят показатели установки для выбора параметров рабочего тела от его температуры. При этом состав рабочего тела определяют по стандартному углеводородному топливу, содержащему по массе 85% углерода и 15% водорода. Теплофизические характеристики продуктов сгорания этого топлива приведены в табл. П.1.

Третий этап расчета тепловой схемы ГТУ является окончательным, и в процессе его с требуемой точностью следует рассчитать основные показатели установки. Перед этим этапом расчета необходимо уточнить КПД турбомашин и гидравлические потери в газовоздушном тракте ГТУ. Данный расчет выполняют применительно к конкретному топливу, поэтому исключена, как правило, возможность использования готовых таблиц и диаграмм теплофизических свойств продуктов сгорания. Этот этап расчета должны предварять конструкторские проработки ГТУ и расчеты турбомашин, если отсутствуют прототипы.

1. Первый этап расчета

На первом этапе расчета должны быть максимально использованы таблицы и диаграммы. Расчет ведется при постоянных удельных теплоемкостях воздуха и газа. При этом вводятся понятия

(8)

и , (9)

которые названы безразмерной работой сжатия в компрессоре и расширения в турбине соответственно. На первом этапе расчетов можно принять значения коэффициентов адиабат рабочего тела в компрессоре и в турбине = 1,4 и = 1,33

.

В ходе расчетов параметры и варьируются.

1. (1) Расчет компрессора

Расчет компрессора производят по уравнениям для идеального газа. Работу компрессора на 1 кг воздуха находят как

(10)

КПД компрессора определяется по формуле (6) с помощью ( =0,90…0,91).

Температура воздуха перед компрессором обычно принимается равной температуре наружного воздуха . Давление воздуха перед компрессором

(11)

и за компрессором

(12)

Температура воздуха за компрессором

(13)

4.3.2.1(2) Расчет камеры сгорания

Расчет камеры сгорания производится на 1 кг сжигаемого топлива. Тогда коэффициент избытка воздуха и массу свободного воздуха находят по формулам

(14)

(15)

где и - энтальпии воздуха при температуре и ;

- энтальпия продуктов сгорания при и .

Значения энтальпий находят по табл.П.1.1.

- теоретический расход воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива, (кг воздуха / кг топлива)

, (16)

где содержание элементов в рабочем составе топлива принимается в %.

Для расчета можно принять состав стандартного углеводородного топлива .

Относительный расход топлива

(17)

4.3.2.1(3) Расчет турбины

Расчет турбины зависит от схемы установки.

Одновальные турбины