4.3. Расчет трехвальной приводной гту на переменный режим работы
Как и в двухвальных ГТУ, в трехвальных для расчета переменного режима работы используется уравнение расхода рабочего тела через турбину Стодолы-Флюгеля.
По аналогии с двухвальной ГТУ составляем это уравнение для всей турбины (из трех турбин: ТВД, ТНД, СТ) и первой турбины (ТВД) и, приравнивая их, получаем:
,
где
.
Для определения
используем
уравнение расхода для отсека, состоящего
из первых двух турбин (ТВД и ТНД):
.
Возводя обе части уравнения в квадрат, после простых преобразований получаем:
,
где
.
Учитывая
баланс мощностей компрессоров и
приводящих их турбин, то есть
,
получаем
,
откуда
следует, что
.
В
последнем уравнении теплоемкости
принимаются
как средние величины для двух компрессоров
и двух турбин,
- как средняя между первой и второй
турбинами.
Расчет
переменного режима при
;
несколько проще, поскольку в нем расход
для всей турбины - расход первой турбины
.
В этом случае
.
Параметры номинального режима работы:
;
;
;
;
;
.
Значения КПД турбомашин, теплофизических параметров рабочих тел, вспомогательных коэффициентов принимаем из уточненного расчета схемы ГТУ на номинальный режим работы (п.3.2.1).
Таблица 4.3
Пример расчета тепловой схемы двухвальной гту с регенерацией теплоты уходящих газов, оснащенной рса ст, на режим , ; ;
№ п/п |
Величина |
Обоз-начения |
Расчетная формула |
Размер-ность |
Режимы |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
1 |
Степень расширения продуктов сгорания в турбинах |
|
Задаем |
- |
6,5 |
6,37 |
6,2 |
6,00 |
5,8 |
5,6 |
2 |
Степень повышения давления в компрессоре |
|
|
- |
7,14 |
7,0 |
6,81 |
6,59 |
6,37 |
6,15 |
3 |
Удельная работа сжатия компрессора |
|
|
кДж/кг |
253,8 |
250,4 |
245,8 |
240,4 |
234,8 |
229,1 |
4 |
Удельная работа расширения первой турбины |
|
|
кДж/кг |
268,3 |
264,7 |
259,9 |
254,2 |
248,3 |
242,3 |
5 |
Относительная температура продуктов сгорания перед турбиной |
|
|
- |
1,04 |
1,00 |
0,95 |
0,88 |
0,82 |
0,77 |
6 |
Температура продуктов сгорания перед турбиной |
|
|
К |
1223 |
1173 |
1110 |
1037 |
967 |
900 |
7 |
Степень расширения продуктов сгорания в первой турбине |
|
|
- |
2,61 |
2,69 |
2,81 |
2,97 |
3,15 |
3,36 |
Окончание табл.4.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
8 |
Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине |
|
|
- |
2,49 |
2,37 |
2,21 |
2,02 |
1,84 |
1,67 |
9 |
Температура воздуха за компрессором |
|
|
К |
541,2 |
537,9 |
533,4 |
528,0 |
522,5 |
516,9 |
10 |
Температура продуктов сгорания перед силовой турбиной |
|
|
К |
989,5 |
943,1 |
883,9 |
816,6 |
751,7 |
689,4 |
11 |
Удельная работа расширения продуктов сгорания в силовой турбине |
|
|
кДж/кг |
207,72 |
188,06 |
163,33 |
135,66 |
109,53 |
84,93 |
12 |
Удельная эффективная работа ГТУ |
|
|
кДж/кг |
198,48 |
179,69 |
156,06 |
129,62 |
104,66 |
81,15 |
13 |
Относительная удельная эффективная работа ГТУ |
|
|
- |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
14 |
Относительная эффективная мощность ГТУ |
|
|
- |
1,1 |
1,0 |
0,9 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
15 |
Температура продуктов сгорания за силовой турбиной |
|
|
К |
809,1 |
779,7 |
742,0 |
698,7 |
656,6 |
615,6 |
17 |
Температура воздуха за регенератором |
|
|
К |
734,1 |
712,0 |
683,6 |
650,9 |
619,0 |
588,0 |
18 |
Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе |
|
|
кДж/кг |
732,3 |
710,2 |
681,9 |
649,3 |
617,5 |
586,5 |
19 |
Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС |
|
|
кДж/кг |
572,0 |
534,9 |
501,9 |
457,4 |
414,6 |
373,5 |
20 |
Эффективный КПД ГТУ |
|
|
- |
0,345 |
0,334 |
0,309 |
0,282 |
0,251 |
0,216 |
21 |
Относительный эффективный КПД ГТУ |
|
|
- |
1,033 |
1,000 |
0,926 |
0,844 |
0,752 |
0,647 |
Параметры номинального режима работы:
;
;
;
;
;
.
Значения КПД турбомашин, теплофизических параметров рабочих тел, вспомогательных коэффициентов принимаем из уточненного расчета схемы ГТУ на номинальный режим работы (п.3.2.1).
Таблица 4.4