2.2 Расчет климатических характеристик гту

Климатические характеристики – это зависимость основных параметров атмосферного воздуха при работе двигателя на режиме, соответствующем заданной программе регулирования. В первую очередь здесь обычно интересует зависимость основных параметров ГТУ от температуры атмосферного воздуха, поскольку она является наиболее сильно влияющим фактором.

Основными определяющими условиями при расчете характеристик являются следующие: соблюдение уравнений неразрывности по сечениям газовоздушного тракта и выполнение баланса мощностей в турбокомпрессоре. При расчете климатических характеристик используются положения теории газодинамического подобия.

Расчет климатических характеристик произведен с использованием программы ГТЭ-110М.xls при программе регулирования . Результаты расчета представлены в приложении А. Основные показатели сведены в таблицы № 2.2.1-№ 2.2.3, по полученным результатам построены климатические характеристики газотурбинной установки ГТЭ-110, представленные на рисунках 2.2.1-2.2.8.

Анализ результата расчета климатических характеристик показывает, что с увеличением , мощность на выходном валу падает, так как снижается расход топлива.

Удельная мощность уменьшается с увеличением , так как мощность на выходном валу падает интенсивнее, чем расход воздуха.

Эффективный КПД уменьшается с ростом , так как повышается удельный расход топлива.

Расход воздуха уменьшается с ростом , так как увеличивается плотность воздуха.

падает, т.к. падает расход воздуха .

Температура газов перед турбиной увеличивается, а за турбиной с ростом температура постоянна (программа регулирования ).

Расчет климатических характеристик выполняется с применением методики термодинамического расчета с учетом следующих особенностей:

1. Задача решается для заданной программы регулирования при изменении температуры наружного воздуха .

2. Выбирается ряд значений , для которых определяется приведенная частота вращения ротора .

3. Для каждого значения определяется положение входного направляющего аппарата, при котором обеспечивается требование программы регулирования [5].

4. На всех расчетных режимах, согласно программе регулирования , выполняется условие , путем изменения степени повышения давления в компрессоре . Регулирование выполняется путем подбора . Значение уточняется из условия обеспечения сходимости величин .

5. Выдерживая выше сказанные условия, осуществляем уточнение параметров итерационным путем (методом последовательных приближений).

Таблица № 2.2.1 – Мощность на выходном валу, удельная мощность, эффективный КПД и расход воздуха на входе в ГТЭ - 110 по результатам расчета климатических характеристик при разных углах ВНА

Ne, МВт
t	-35		-25		-15		-6
-40	113,932		152,902		185,786		198,416
-30	102,878		138,884		169,360		181,014
-20	92,855		126,149		154,419		165,178
-10	83,736		114,538		140,779		150,716
0	75,408		103,919		128,287		137,465
10	65,893		91,654		113,766		122,053
20	57,470		80,760		100,841		108,325
30	48,669		69,267		87,119		93,738
40	39,916		57,713		73,238		78,963
Nуд, кВт/(кг/с)
t	-35		-25		-15		-6
-40	352,365		401,406		436,928		447,967
-30	328,835		376,819		411,640		422,366
-20	306,333		353,259		387,380		397,797
-10	284,772		330,645		364,061		374,168
0	264,065		308,895		341,607		351,405
10	241,259		284,853		316,744		326,223
20	219,622		261,975		293,040		302,196
30	196,784		237,728		267,855		276,676
40	173,155		212,512		241,588		250,056
КПД
t		-35		-25		-15		-6
-40		0,343		0,365		0,379		0,383
-30		0,334		0,357		0,372		0,376
-20		0,325		0,348		0,364		0,368
-10		0,315		0,340		0,356		0,360
0		0,305		0,331		0,348		0,352
10		0,294		0,320		0,338		0,342
20		0,283		0,311		0,329		0,334
30		0,270		0,300		0,319		0,324
40		0,253		0,284		0,305		0,310
GВ, кг/c
t	-35		-25		-15		-6
-40	323,336		380,916		425,209		442,926
-30	312,857		368,571		411,428		428,571
-20	303,120		357,100		398,623		415,232
-10	294,045		346,410		386,690		402,802
0	285,566		336,421		375,539		391,187
10	273,122		321,760		359,174		374,140
20	261,676		308,275		344,121		358,460
30	247,324		291,369		325,249		338,801
40	230,521		271,573		303,151		315,782

Таблица № 2.2.2 – Расход топлива и расход газа за турбиной в ГТЭ - 110 по результатам расчета климатических характеристик при разных углах ВНА

GТ, кг/c
t		-35		-25	-15		-6
-40		6,701		8,458	9,891		10,455
-30		6,218		7,863	9,206		9,734
-20		5,774		7,316	8,576		9,071
-10		5,365		6,811	7,995		8,459
0		4,987		6,344	7,457		7,892
10		4,532		5,781	6,806		7,205
20		4,100		5,243	6,183		6,549
30		3,642		4,672	5,520		5,849
40		3,187		4,103	4,858		5,151
GC, кг/c
t	-35		-25			-15		-6
-40	328,420		387,469			432,974		451,167
-30	317,510		374,591			418,577		436,162
-20	307,378		362,630			405,206		422,227
-10	297,940		351,489			392,751		409,246
0	289,125		341,083			381,119		397,123
10	276,289		325,932			364,184		379,474
20	264,468		311,977			348,584		363,216
30	249,730		294,583			329,142		342,955
40	232,556		274,318			306,493		319,354

Таблица № 2.2.3 – Температуры газа перед турбиной и за турбиной ГТЭ - 110 по результатам расчета климатических характеристик при разных углах ВНА

Тг, 0С
t	-35	-25	-15	-6	Тт, 0С
-40	1463,219	1532,660	1581,678	1599,923	797,00
-30	1443,512	1513,153	1562,308	1580,589	797,00
-20	1424,523	1494,367	1543,660	1561,979	797,00
-10	1406,184	1476,239	1525,667	1544,024	797,00
0	1388,421	1458,703	1508,272	1526,666	797,00
10	1363,925	1434,326	1483,958	1502,366	797,00
20	1340,409	1410,937	1460,648	1479,068	797,00
30	1311,199	1381,782	1431,510	1449,920	797,00
40	1276,448	1347,011	1396,698	1415,072	797,00

Рисунок 2.2.1 – Зависимость выходной мощности ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.2 – Зависимость удельной мощности ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.3 – Зависимость эффективного КПД ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.4 – Зависимость расхода воздуха ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.5 – Зависимость расхода топлива ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.6 – Зависимость расхода газа на выходе ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.7 – Зависимость температуры газа перед турбиной и за турбиной ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

Рисунок 2.2.8 – Зависимость удельного расхода топлива ГТЭ-110 от при разных углах ВНА

3 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ТУРБИНЫ ГТУ НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ