4 Енергетичні і економічні характеристики циклів

4.1 Характеристика циклу ГТУ з регенерацією

Термічний ККД циклу без регенерації визначається за формулою:

(4.1)

де , а ,

Питома теплота, підведена до РТ

q₁ = C_pm·(T₃ – T₂) (4.2)

Питома теплота, відведена від РТ

q₂ = C_pm·(T₁ – T₄) (4.3)

Тому

q₁ = C_pm·(T₃ – T₂)=1,028(1164,15-456,132)=761,628(кДж/кг К)

q₂ = C_pm·(T₁ – T₄)=1,028(289,15-758,894)=-482,809(кДж/кг К)

Питома робота адіабатного стиску РТ

l_ст = C_v· (T₁ – T₂) (4.4)

де

C_v – масова теплоємність при сталому об’ємі,

С_V = C_pm /k=1,028/1.4=0,734 (кДж/кг К)

l_ст = C_v· (T₁ – T₂)=0,734(289,15-456,132)=-122,57(кДж/кг К)

Питома робота адіабатного розширення РТ

l_p = C_v· (T₃ – T₄), (4.5)

l_p = C_v· (T₃ – T₄)=0,734(1197,15-758,894)=321,746(кДж/кг К).

Питома робота компресора

l_к = С_рm (Т₁-Т₂), (4.6)

l_к = С_рm(Т₁-Т₂)=1,028(289,15-456,132)= -171,626 (кДж/кг К).

Питома робота турбіни

l_т = С_рm (Т₃-Т₄) , (4.7)

l_т = С_рm (Т₃-Т₄)=1,028(1197,15-758,894)=450,445(кДж/кг К).

Питома робота циклу

l_ц = l_к + l_т, (4.8)

l_ц = l_к + l_т=-171,626+450,445=278,819(кДж/кг К).

4.2 Характеристики циклу Карно

Термічний ккд

(4.9)

Питома теплота, підведена до рт

(4.10)

(кДж/кг К)

Питома теплота, відведена від РТ

(4.11)

(кДж/кг К)

Питома робота циклу

l_k = q_1k + q_2k (4.12)

l_k = q_1k + q_2k =1187,278 -286,776=900,512(кДж/кг К)

4.3 Визначення площі теплообміну регенератора ГТУ

Наявна питома теплота, яка теоретично може бути передана у регенераторі гарячим теплоносієм холодному, знаходиться з формули

q_{p max} = C_pm∙(T₄ – T₂) (4.13)

q_{p max} = C_pm∙(T₄ – T₂)=1,028(758,894-456,132)=311,183 (кДж/кг К)

де C_pm – теплоємність теплоносія (в даному випадку РТ);

T₄ – температура РТ у кінці адіабатного розширення;

T₂ – температура РТ у кінці адіабатного стиску,

Для здійснення теплообміну між гарячими і холодними теплоносіями у регенераторі необхідна різниця температур, Тому передана теплота у регенераторі q_p менша від наявної теплоти q_{p max} , Величина переданої теплоти у регенераторі визначається по формулі

q_p = σ · q_{p max} , (4.14)

де

σ – степінь регенерації,

q_p = σ · q_{p max}=0,26·311,183=80,908(кДж/кг К)

Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти

(4.15)

Площа поверхні теплообміну регенератора визначається за формулою

, (4.16)

де

G - секундна витрата теплоносія, кг/с ;

k_Т - середнє значення коефіцієнта теплопередачі у регенераторі , Вт/(м·К) ;

Δt - середня різниця температури у регенераторі, К,

Середня різниця температури (температурний перепад) для теплообмінних апаратів з протитічною (рис. 5,1) схемою руху теплоносіїв визначається з співвідношення

Температура гарячого теплоносія на вході і теплообмінник

(4.17)

(ºС)

Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника

(4.18)

– температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник;

– температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника;

– температура холодного теплоносія на вході;

– температура холодного теплоносія на виході,

Рисунок 4.1 – Схема потоку у теплообмінному апараті

Водяний еквівалент теплоносія:

(4.19)

(ºС)

Температура холодного теплоносія на вході і теплообмінник

(4.20)

(ºС)

Температура холодного теплоносія на виході з теплообмінника

(4.21)

(ºС)

Тому площа поверхні теплообміну регенератора

(м²),

Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти визначаються за наступними залежностями:

тиски P₅ = P₁ = P₄ ; P₆ = P₃ = P₂

температури Т₅ = + 273,15=680,176(К) ; Т₆ = + 273,15=534,85(К)

питомі об’єми (м³/кг);

(м³/кг),

зміна питомої ентропії ;

(кДж/кг К)

(кДж/кг К).