3 Визначення внутрішнього ккд прототипу гту. Оптимізація внутрішнього ккд гту

Для знаходження ККД необхідно знайти відношення температури на вході в газову турбіну , K, до температури на вході в осьовий компресор , K:

Показник степеня m знаходиться за формулою:

де k – показник адіабати, k=1,41.

Внутрішнє ККД прототипу ГТУ визначається за формулою:

де внутрішнє відносне ККД турбіни η_вт=0,83;

внутрішнє відносне ККД осьового компресора η_вк=0,82;

ступінь підвищення тиску. Приймається в межах від 6 до 14.

Обрахуємо ККД прототипу ГТУ для ступенів підвищення тиску рівних 6, 8 і 10 за формулою (3.3)

Оскільки найбільші значення ККД при ступені підвищення тиску 10 і 14 то шукаємо ККД при :

Оскільки ККД при більше ніж при , то знаходимо ККД при ступені підвищення тиску

Оскільки ККД при більше ніж при , то знаходимо ККД при ступені підвищення тиску

З даних обрахунків випливає що оптимальний ступінь підвищення тиску рівний

За допомогою ЕОМ знаходимо оптимальний ступінь підвищення тиску з точністю до двох знаків після коми Програма розроблена в середовищі Microsoft Excel 2010 наведена в додатку А.

Графік залежності ККД прототипу ГТУ показаний на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Графічна залежність внутрішнього ККД прототипу ГТУ від ступеня підвищення тиску

4 Розрахунок процесу стиснення повітря в осьовому компресорі

Визначаємо ступінь підвищення тиску в осьовому компресорі (далі ОК):

де атмосферний тиск, кПа;

оптимальний ступінь підвищення тиску;

втрати тиску на вході в ОК.

Визначаємо температуру сухого повітря на виході з ОК в першому наближенні:

де k – показник адіабати, k=1,41.

Визначаємо середню теплоємність сухого повітря в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.18):

Визначаємо температуру на виході з ОК в другому наближенні:

де питома газова стала повітря,

Уточнюємо значення середньої теплоємності для сухого повітря в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.18):

Знайдемо уточнене значення температури на виході з ОК в другому наближенні:

Уточнюємо значення середньої теплоємності для сухого повітря в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.18):

Використовуючи ЕОМ методом ітерацій знаходимо остаточне значення температури на виході з ОК:

Визначаємо температуру сухого повітря на виході з реального ОК

де внутрішнє ККД ОК.

Визначаємо середню теплоємність сухого повітря на виході з реального ОК в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.18):

Визначаємо питому роботу стиснення реального ОК:

Визначаємо густину сухого повітря на виході з ОК:

Визначаємо масову частку сухого повітря:

де волого вміст води в 1м³ вологого повітря при температурі t₁, г/м³;

відносна вологість в частках одиниці.

Визначаємо масову частку води в вологому повітрі:

Визначаємо молярну масу вологого повітря:

Визначаємо газову сталу вологого повітря:

Визначаємо середню теплоємність сухого повітря на виході з реального ОК в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.18):

Визначаємо середню теплоємність води на виході з реального ОК в діапазоні температур використовуючи математичну модель (2.16):

Визначаємо середню теплоємність вологого повітря в діапазоні температур :

Визначаємо температуру вологого повітря на виході з ОК за формулою:

Уточнюємо значення теплоємностей води, сухого повітря та вологого повітря за моделями (2.18), (2.16) та формулою (4.11) відповідно:

Уточнюємо значення температури вологого повітря на виході з ОК за формулою (4.12):

Визначаємо температуру вологого повітря на виході з реального ОК за формулою (4.4)

Визначаємо середню теплоємність сухого повітря та води на виході з реального ОК в діапазоні температур використовуючи математичні моделі (2.18) та (2.16) відповідно:

Визначаємо середню теплоємність вологого повітря в діапазоні температур :

Визначаємо питому роботу стиснення реального ОК для вологого повітря за формулою