Пример теплового расчета схемы трехвальной гту простого открытого цикла
Задано: = 25 МВт, = 1173 К, = 0, = 0,04, =290 К,
= 1,013·105 Па, топливо – природный газ. Кроме того, задан тип схемы (рис. 1.1,в).
Принимаем в соответствии с рекомендациями пп. 2.1-2.2:
=
=
= 0,895;
=
=
0,87;
= 0,995;
= 0,975; = 0,035; = 0,015; = 0,015; = 0,96;
= 0,98; =1,01 кДж/(кг·К); = 1,40; = 1,15 кДж/(кг·К);
= 1,33; = 1,03 кДж/(кг·К); = 1,10 кДж/(кг·К).
Особенностью расчета тепловой схемы трехвальной ГТУ является учет наличия двух компрессоров: компрессора низкого давления (КНД) и компрессора высокого давления (КВД), приводимых турбинами низкого (ТНД) и высокого давления (ТВД).
Поскольку компрессор низкого давления сжимает воздух от меньших начальных параметров (более холодный воздух), то при равных работах сжатия на него приходится несколько большая степень повышения давления.
В учебных целях можно пользоваться рекомендацией:
и
где
,
,
– степени повышения давления общая,
компрессоров низкого и высокого давления
соответственно.
После выбора частот вращения компрессоров
и числа ступеней в турбинах распределение
между компрессорами НД и ВД желательно
уточнить, чтобы обеспечить примерное
равенство средних диаметров турбин НД
и ВД (
).
В остальном расчет не отличается от
приведенного выше. Пример расчета
тепловой схемы трехвальной ГТУ сведен
в табл. 2.2, а результаты изображены на
рис.2.4.
По данным табл. 2.2 и анализируя рис.2.4,
выбирают расчетное
и
для выбранного номинального режима
производят уточненный расчет.
Таблица 2.2
Пример расчета тепловой схемы трехвальной ГТУ
простого открытого цикла с целью выбора
№ п/п |
Величина |
Обозначение |
Расчетная формула |
Размерность |
Варианты |
Примечание |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
1 |
Степень по-вышения дав-ления в цикле |
|
Задаем |
- |
5 |
7 |
9 |
12 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
|
|
2 |
Степень по-вышения дав-ления в КНД |
|
|
- |
2,35 |
2,78 |
3,15 |
3,64 |
4,07 |
4,33 |
4,58 |
4,81 |
5,04 |
5,25 |
|
|
3 |
Комплекс работы сжатия КНД |
|
|
|
0,276 |
0,339 |
0,388 |
0,446 |
0,493 |
0,520 |
0,544 |
0,567 |
0,587 |
0,606 |
=1,4 |
|
4
|
Удельная работа сжатия КНД |
|
|
кДж/кг |
93,0 |
114,1 |
130,6 |
150,2 |
166,0 |
175,1 |
183,2 |
190,7 |
197,6 |
204,0 |
|
|
5
|
Температура воздуха за КНД |
|
|
К |
382,1 |
403,0 |
419,3 |
438,7 |
454,3 |
463,3 |
471,4 |
478,8 |
485,7 |
492,0 |
|
|
Продолжение табл.2.2
6 |
Степень повышения давления в КВД |
|
|
- |
2,13 |
2,52 |
2,86 |
3,30 |
3,69 |
3,93 |
4,15 |
4,36 |
4,57 |
4,76 |
|
7 |
Комплекс работы сжатия КВД |
|
|
- |
0,241 |
0,302 |
0,350 |
0,406 |
0,452 |
0,478 |
0,502 |
0,523 |
0,543 |
0,562 |
=1,4 |
8 |
Удельная работа сжатия КВД |
|
|
кДж/кг |
106,9 |
141,4 |
170,3 |
207,0 |
238,4 |
257,2 |
274,7 |
291,0 |
306,4 |
320,9 |
|
9 |
Температура воздуха за КВД |
|
|
К |
487,9 |
543,0 |
587,9 |
643,7 |
690,4 |
718,0 |
743,4 |
767,0 |
789,0 |
809,8 |
|
10 |
Суммарная степень расширения в турбинах |
|
|
- |
4,8 |
6,72 |
8,64 |
11,52 |
14,4 |
16,32 |
18,24 |
20,16 |
22,08 |
24 |
|
11 |
Удельная ра-бота расши-рения ТВД |
|
|
кДж/кг |
114,2 |
151,0 |
181,9 |
221,2 |
254,7 |
274,8 |
293,4 |
310,9 |
327,3 |
342,9 |
|
12
|
Температура продуктов сгорания за ТВД |
|
|
К |
1074 |
1042 |
1015 |
981 |
952 |
934 |
918 |
903 |
888 |
875 |
|
Продолжение табл.2.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
13 |
Степень расширения продуктов сгорания в ТВД |
|
|
- |
1,49 |
1,71 |
1,93 |
2,26 |
2,60 |
2,83 |
3,07 |
3,32 |
3,58 |
3,84 |
=1,33 |
14 |
Удельная работа расширения ТСД |
|
|
кДж/кг |
98,3 |
120,7 |
138,1 |
158,8 |
175,5 |
185,1 |
193,8 |
201,7 |
209,0 |
215,7 |
|
15 |
Степень расширения продуктов сгорания в ТСД |
|
|
- |
1,46 |
1,62 |
1,77 |
1,99 |
2,22 |
2,37 |
2,52 |
2,68 |
2,85 |
3,02 |
=1,33 |
16 |
Температура продуктов сгорания за ТСД |
|
|
К |
988,2 |
936,7 |
894,7 |
842,6 |
798,9 |
773,1 |
749,3 |
727,3 |
706,6 |
687,2 |
|
17 |
Степень расширения продуктов сгорания в ТНД (ССТ) |
|
|
- |
2,21 |
2,42 |
2,53 |
2,56 |
2,50 |
2,43 |
2,35 |
2,26 |
2,17 |
2,07 |
|
Окончание табл.2.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
18 |
Удельная работа расширения ТНД (ССТ) |
|
|
кДж/кг |
181,6 |
190,1 |
189,1 |
180,2 |
167,2 |
157,6 |
147,6 |
137,4 |
127,1 |
116,8 |
=1,33 |
19 |
Удельная эффективная работа |
|
|
кДж/кг |
171,7 |
179,8 |
178,9 |
170,4 |
158,2 |
149,1 |
139,6 |
130,0 |
120,2 |
110,5 |
|
20 |
Температура продуктов сгорания за ТНД (ССТ) |
|
|
К |
830,3 |
771,4 |
730,2 |
685,9 |
653,5 |
636,0 |
621,0 |
607,8 |
596,1 |
585,6 |
|
21 |
Количество теплоты воздуха, поступающе-го в КС |
|
|
кДж/кг |
477,4 |
531,3 |
575,3 |
629,8 |
675,5 |
702,5 |
727,4 |
750,5 |
772,1 |
792,4 |
|
22 |
Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания вКС |
|
|
кДж/кг |
767,7 |
713,8 |
669,9 |
615,3 |
569,6 |
542,6 |
517,7 |
494,7 |
473,1 |
452,8 |
|
23 |
Эффективный КПД |
|
|
- |
0,223 |
0,251 |
0,266 |
0,276 |
0,276 |
0,273 |
0,268 |
0,261 |
0,253 |
0,243 |
|
