1 ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОДНОВАЛЬНОГО ГТУ НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ

Газотурбинная энергетическая установка ГТЭ-110 предназначена для эксплуатации на электрических станциях в составе парогазовых установок или индивидуально в простом цикле для выработки электрической и тепловой энергии в базовом, полупиковом и пиковом классах использования.

Газотурбинная установка представляет собой технологический комплекс оборудования в блочно-комплектном исполнении, что обеспечивает удобство монтажа и обслуживания.

Рисунок 1.1 – Вид ГТЭ-110 на исследовательском стенде

Таблица 1.1 – Техническая характеристика ГТЭ-110

Наименование параметра	Единица измерения	Номинальная мощность	Пиковая мощность
Мощность на клеммах электрического генератора	МВт	110	120
Коэффициент полезного действия	%	34.5	35.0
Температура выхлопных газов	°С	517	547

Продолжение таблицы 1.1

Расход выхлопных газов	кг/с	362±5	362±5
Выбросы оксидов азота, не более	мг/м3	50	-
Расход топлива - природный газ (c Hu = 50056 кДж/кг) - жидкое топливо (c Hu = 42000 кДж/кг)	кг/час нм3/час	22600 33500	24700 36000
	кг/час	27300	29400
Частота вращения ротора ГТЭ-110	об/мин	3000	3000

Исходные данные:

1. Расход воздуха через двигатель

;

2. Степень повышения давления в компрессоре

;

3. Температура газа перед турбиной

;

4. Низшая теплотворная способность топлива по [(1), стр.20]

(для природного газа);

5. Коэффициент полноты сгорания топлива по [(1), стр.20]

(для природного газа);

6. Механический КПД:

;

7. Частота вращения ротора:

;

8. Номинальная мощность:

.

1. Расчет рабочего процесса в компрессоре

1.1.1 Температура воздуха перед компрессором

=288 К;

1.1.2 Полное давление воздуха перед компрессором

, МПа, (1.1)

где

=1,0 – коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве (потерь нет),[1].

1.1.3 Работа компрессора

, кДж/кг, (1.2)

где

и – показатель адиабаты и универсальная газовая постоянная для воздуха [1].

- КПД компрессора. Определяется по графику газодинамической характеристики .

кДж/кг.

1.1.4 Приведенная работа компрессора

, (1.3)

.

1.1.5 Температура воздуха за компрессором

, К (1.4)

К.

1.1.6 Полное давление воздуха за компрессором

, МПа (1.5) МПа.

1.1.7 Мощность, потребляемая компрессором

, кВт (1.6)

кВт.

2. Расчет рабочего процесса в камере сгорания

1.2.1 Полное давление газа перед турбиной

, МПа (1.7)

где - коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания [2, стр. 220].

МПа.

1.2.2 Относительный расход топлива

, (1.8)

где

- теплосодержание воздуха ([1], стр.21), кДж/кг.

,

- стандартная температура определения Hu (низшей теплотворной способности топлива);

= 453 кДж/кг;

, кДж/кг

.

1.2.3 Расход воздуха в камере сгорания

, кг/с (1.9)

,- коэффициенты относительного расхода воздуха (значения определены по графику [2]);

- коэффициент утечек воздуха.

;;;

кг/с.

1.2.4 Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания

, (1.10)

где

= 17,0 кг/кг топл. – количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива [1].

1.2.5 Расход топлива в камере сгорания

, кг/с (1.11)

кг/с.

1.2.6 Часовой расход топлива

кг/ч. (1.12)

1.2.7 Расход газа на выходе из камеры сгорания

, кг/с. (1.13)

кг/с.

1.3 Расчет рабочего процесса в турбине

1.3.1 Параметр приведенного расхода газа турбины компрессора

. (1.14)

1.3.2 Полное давление газа за силовой турбиной

МПа; (1.15)

1.3.3 Степень понижения полного давления в турбине

(1.16)

1.3.4 Работа турбины

, (1.17)

где

и – показатель адиабаты и универсальная газовая постоянная, значения которых выбираются по температуре , - КПД силовой турбины. Выбирается по [(2), стр. 222]. В результате получаем .

кДж/кг.

1.3.5 Мощность турбины

, кВт (1.18)

МВт.

1.3.6 Расход газа за турбиной

; (1.19)

кг/с.

1.3.7 Температура газа за турбиной

(1.20)