5 Розрахунок процесу згорання паливного газу

Рівняння процесу згорання компонентів паливного газу наступні:

З рівнянь (5.1) складаємо рівняння для визначення необхідної кількості молей кисню, вуглекислого газу та води, що утворяться призгоранні 1 моля паливного газу:

де об’ємна частка компонентів паливного газу.

Визначаємо необхідну масу компонентів , що необхідні при згоранні паливного газу і що утворюються в процесі згорання:

Визначаємо необхідну масу повітря для згорання 1 кг паливного газу:

6 Розрахунок коефіцієнту надлишку повітря

Для визначення коефіцієнту надлишку повітря скористаємось формулою:

де нижча питома масова теплота згорання газу, Дж/кг;

ККД камери згорання;

теплоємність паливного газу,

температура паливного газу;

середня теплоємність продуктів згорання,

середня теплоємність вологого повітря на виході з ОК.

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 коефіцієнт надлишку повітря в першому наближенні з формулою (6.1):

Визначаємо масу О₂ i N₂, що утворюються в процесі згорання 1 кг паливного газу:

(6.2)

(6.3)

Визначаємо масу робочого тіла, що утвориться в процесі згорання 1 кг паливного газу.

Визначаємо масову частку компонентів продуктів згорання за формулою:

Визначаємо середню теплоємність робочого тіла в діапазоні температур 0…t₃. Для цього визначаємо теплоємність кожного компонента продуктів згорання за моделями (2.6), (2.7), (2.10) і (2.8) відповідно:

Теплоємність робочого тіла шукаємо за формулою:

Шукаємо коефіцієнт надлишку повітря в другому наближенні за формулою (6.1)

Умова достатньої точності визначення коефіцієнту надлишку повітря:

Оскільки умова не виконується, проводимо обрахунки ще раз.

Визначаємо масу О₂ і N₂, що утворюються в процесі згорання 1 кг паливного газу за формулами (6.2) і (6.3):

Визначаємо масу робочого тіла, що утвориться в процесі згорання 1 кг паливного газу за формулою (6.4).

Визначаємо масову частку компонентів продуктів згорання за формулою (6.5):

Визначаємо середню теплоємність робочого тіла в діапазоні температур 0…t₃. Для цього визначаємо теплоємність кожного компонента продуктів згорання за моделями (2.6), (2.7), (2.10) і (2.8) відповідно:

Теплоємність робочого тіла шукаємо за формулою (6.6):

Шукаємо коефіцієнт надлишку повітря в третьому наближенні за формулою (6.1):

Значення коефіцієнту надлишку повітря в другому і третьому наближеннях майже рівні. Умова виконується.

7 Розрахунок процесу розширення робочого тіла

Визначаємо молярну масу робочого тіла:

Визначаємо газову сталу робочого тіла:

Визначаємо ступінь розширення робочого тіла в газовій турбіні:

Визначаємо температуру робочого тіла на виході з газової турбіни в першому наближенні:

Визначаємо середню теплоємність в діапазоні температур , для кожного з компонентів робочого тіла використовуючи математичні моделі (2.13), (2.14), (2.15) та (2.17) відповідно:

Теплоємність робочого тіла визначається за формулою:

Уточнюємо температуру на виході з газової турбіни за формулою (7.4):

Абсолютна похибка складає:

Проводимо аналогічні розрахунки доти, поки похибка не буде менша ніж 0,1 К. Обрахунки проводені на ЕОМ.

Остаточне значення температури на виході з газової турбіни:

Температура на виході з реальної турбіни визначається за формулою:

де внутрішнє ККД газової турбіни.

Визначаємо середню теплоємність в діапазоні температур , для кожного з компонентів робочого тіла використовуючи математичні

моделі (2.13), (2.14), (2.15) та (2.17) відповідно:

За формулою (7.5) визначаємо теплоємність робочого тіла на виході з газової турбіни:

Питома робота розширення робочого тіла в газовій турбіні визначається за формулою: