3.2 Методика термогазодинамического расчета гту, расчета дроссельных и климатических характеристик

3.2.1 Методика термогазодинамического расчета гту pg6111fa

Исходные данные, необходимые для термодинамического расчета газотурбинной установки типа PG6111FA, приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 – Исходные данные для термодинамического расчета

Давление воздуха перед компрессором	рн	101300	Па
Температура воздуха перед компрессором	Тн	288,15	К
Расход воздуха через ГТУ	Gв	199	кг/с
Температура газа перед турбиной	Т*г	1561,15	К
Степень повышения давления в компрессоре	π*к	15,6	–
Адиабатический КПД компрессора	η*к	0,86	–
Адиабатический КПД турбины	η*т	0,93	–
Коэффициент восстановления полного давления во входном устройстве	σвх	1	–
Коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания	σкс	0,97	–
Коэффициент полноты сгорания топлива в камере	ηг	0,99	–
Относительный расход воздуха на охлаждение турбины		0,085	–
Механический КПД вала	ηm	0,98	–
Коэффициент скорости выпускного канала	φс	0,8	–
Низшая теплотворная способность топлива	Hu	50000	кДж/кг
Массовая доля углерода в природном газе	С	0,76	–
Массовая доля водорода в природном газе	Н	0,24	–
Количество воздуха необходимое для полного сгорания 1кг топлива	L0	17	кг возд/кг топл
Перепад давления на срезе выхлопного патрубка	πс	1,025	–
КПД электрогенератора		0,99	–
Угол открытия ВНА		-6	градус

Расчет рабочего процесса в компрессоре

Термодинамический расчет PG6111FA проводится при следующих условиях: температура наружного воздуха , давление , входной направляющий аппарат полностью открыт φ_НА=-6⁰.

1) Температура воздуха перед компрессором:

; (3.17)

2) Полное давление воздуха перед компрессором:

,МПа; (3.18)

3) Работа компрессора:

, (3.19)

где к=1,33 - показатель адиабаты для воздуха (принимается);

R=287 Дж/кг – газовая постоянная для воздуха;

4) Приведенная работа компрессора:

; (3.20)

5) Температура воздуха за компрессором:

К (3.21)

6) Полное давление воздуха за компрессором:

МПа (3.22)

7) Мощность, потребляемая компрессором:

кВт (3.23)

Расчет рабочего процесса в камере сгорания

1) Полное давление газа перед турбиной:

МПа; (3.24)

2) Относительный расход топлива:

, (3.25)

где - теплосодержание воздуха, кДж/кг.

, кДж/кг;

.

3) Расход воздуха в камере сгорания:

, (3.26)

где - относительный расход охлаждающего воздуха с учетом всех потерь, включая утечки воздуха через лабиринтные уплотнения в разгрузочные полости и масляную систему (). Принимаем =0,085, ;

- отбор воздуха для нужд ГТУ. Принимаем , так как его значение не оговорено в задании на проектирование.

4) Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания:

, (3.27)

где L₀ – количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива. Для природного газа принимаем L₀=17,0 кг/кг топл,

5) Расход топлива в камере сгорания:

. (3.28)

6) Часовой расход топлива:

. (3.29)

7) Расход газа на выходе из камеры сгорания:

. (3.30)

Расчет рабочего процесса в турбине

1) Параметр приведенного расхода газа, характеризующий пропускную способность турбины:

. (3.31)

2) Полное давление газа за турбиной:

МПа. (3.32)

3) Степень понижения давления в турбине:

(3.33)

4) Работа турбины:

,кДж/кг, (3.34)

где k_Г =1,33 – показатель адиабаты для газов при Т_г =1300…1600 К;

R_Г – газовая постоянная для k_Г=1,33, R_Г=288,3 Дж/(кг К).

5) Расход газа за турбиной:

. (3.35)

6) Температура газа за турбиной:

,К (3.36)

где ; С_РГ=1,160727 для k_Г=1,33;

Примем Т_охл^*=Т_к^*.

7) Мощность турбины:

. (3.37)

Расчет рабочего процесса в выходном тракте

1) Изоэнтропическая приведенная скорость потока на выходе из выпускного канала определяется по следующей формуле:

. (3.38)

2) Приведенная скорость потока на выходе из выпускного канала:

, (3.39)

где - коэффициент скорости.

3) Скорость истечения газа на выходе из ГТУ:

, м/c (3.40)

4) Площадь струи в выходном сечении выпускного канала:

(3.41)

5) Мощность на выходном валу:

. (3.42)

6) Удельная мощность:

. (3.43)

7) Удельный расход топлива:

; (3.44)

8) Эффективный КПД:

. (3.45)

9) Удельный расход тепла:

(3.46)

10) Коэффициент полезной работы:

; (3.47)