5. Енергетичні і економічні характеристики циклів гту. Визначення площі теплообмінника

Характеристика циклу ГТУ з регенерацією ,

Термічний коефіцієнт корисної дії знаходимо за формулою :

де значення та знаходимо як:

Питому теплоту, яка підведена до робочого тіла, знайдемо за формулою :

Питома теплота відведена від тіла:

Питома робота адіабатного стиску робочого тіла :

де - масова теплоємність при сталому об’ємі , яку знаходимо за формулою :

тоді:

Питома робота адіабатного розширення робочого тіла

Питома робота компрессора:

Питома робота турбіни:

Питому роботу циклу знайдемо за формулою:

Розрахуємо термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти за формулою:

де – передана теплота у регенераторі, визначаємо за формулою:

де – степінь регенерації,

– наявна питома теплота, яка теоретично може бути передана у регенераторі гарячим теплоносієм холодному, знаходимо за формулою:

Тоді:

Характеристики циклу Карно

Термічний коефіцієнт корисної дії знаходимо за формулою:

Питома теплота, підведена до робочого тіла :

Питома теплота, відведена від робочого тіла:

Питома робота циклу Карно дорівнює:

Визначення площі теплообмінника.

Площа поверхні теплообміну регенератора визначається за формулою:

де: – секундна витрата теплоносія, ,

– середнє значення коефіцієнта теплопередачі у регенераторі

– середня різниця температури у регенераторі, К.

Середня різниця температури (температурний перепад) для теплообмінних апаратів з протитічною схемою руху теплоносіїв:

де – температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник;

– темпаратура холодного теплоносія на виході.

Температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник , визначаємо за формулою :

Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника

де – водяний еквівалент теплоносія ,який визначається за формулою :

тоді:

Температура холодного теплоносія на вході у теплообмінник

Температура холодного теплоносія на виході з теплообмінника

Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти.

Визначаємо за наступними залежностями параметри стану:

абсолютні тиски

абсолютна температура

питомі об'єми

зміна питомої ентропії

6. Паливо і продукти його згорання. Енергетичні характеристики гту Нижча теплота згорання газоподібного палива

Нижча теплота згорання газоподібного палива при температурі t = 20 °C і тиску р = 101,3 кПа визначається за формулою

Hu = 100,5·N₂ + 334,1·CH₄ + 598,5·C₂H₆ + 865,3·C₃H₈ + 1142,7·C₄ H₁₀ +

+1440,2·C₅H₁₂ +117,8·CO₂ + 217,5·H₂S

де

Hu – нижча теплота згорання палива, кДж/кг;

Н_{2 ,} СН₄ , … – об’ємна концентрація відповідно водню,

метану і т. д. у паливі, %.

Оскільки тип палива Шебелинський газ, то відповідно для нього об’ємна концентрація елементів становить:

CH₄ = 92,2; C₂H₆ = 4,10; C₃H₈ = 1,00; H₂S= 0,0

C₄ H₁₀ = 0,36; C₅H₁₂ =0,33; CO₂= 0,1; N₂ = 2,0

Підставивши значення у формулу отримаємо

Стехіометрична витрата сухого повітря для згорання 1м³ газоподібного палива

V^o = (0,5·CO₂ + 0,5·H₂ + 1,5·H₂S + Σ(n + m/4)·C_nH_m – O₂)/21

де

V^o – стехіометрична витрата повітря , м³;

CO₂, H₂, H₂S, O₂ – об’ємна концентрація у паливі моноокислу вуглецю, водню, сірководню, кисню, %;

n, m – кількість атомів відповідно вуглецю і водню у хімічному з’єднані С_nH_m;

C_nH_m – об’ємна концентрація у паливі вуглеводню, що

складається з n атомів С і m атомів Н, %.