Примеры выполнения уточненного расчета тепловой схемы и определения выходных параметров гту
Уточненный расчет тепловой схемы двухвальной гту с регенерацией теплоты уходящих газов
Выбираем для ГТУ, расчет которой дан в п. 2.3.1, в соответствии с рис.2.3 номинальное значение = 7. КПД турбомашин принимаем в соответствии с заданием. Уточнение теплофизических характеристик рабочих тел турбомашин: воздуха для компрессора и продуктов сгорания для турбин – производим по средней температуре в начале и конце процесса.
Расчет ведем в следующей последовательности:
Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре:
,
кДж/кг
где срк = 1,01 кДж/(кг·К), = 290 К, =0,87, = 1,40;
·
кДж/кг.
Температура воздуха за компрессором:
К.
Средняя температура процесса сжатия воздуха в компрессоре:
К или
=
141,4 °С.
Уточняем теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия (прил. 1,2) (уточненным величинам присваиваем индекс ` ):
кДж/кг;
;
.
Уточненное значение удельной работы сжатия компрессора:
кДж/кг.
Уточненное значение температуры воздуха за компрессором:
К.
Уточненное значение средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре:
К.
Ввиду малости изменения значения средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре, дальнейшего уточнения теплофизических параметров воздуха не требуется.
Определяем коэффициент избытка воздуха продуктов сгорания по формуле или рис.2.2 :
Степень расширения продуктов сгорания в турбинах ГТУ:
Удельная работа расширения турбины компрессора:
кДж/кг,
кДж/кг.
Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора:
К
где
кДж/кг;
К.
Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
К или
ºС
Уточняем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха
кДж/кг;
;
.
Уточняем температуру продуктов сгорания за турбиной компрессора и среднюю температуру процесса расширения в турбине компрессора:
К;
К
Поскольку изменение средней температуры продуктов сгорания составляет 2,9 К, то дальнейшего уточнения значений теплоемкости и показателя адиабаты не требуется.
Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
,
Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
.
Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при начальной температуре продуктов сгорания в силовой турбине (изменением величины а вследствие подмешивания в проточную часть охлаждающего воздуха пренебрегаем):
кДж/кг;
;
.
Определяем работу расширения силовой турбины:
кДж/кг
кДж/кг.
Вычисляем температуру продуктов сгорания за силовой турбиной:
, К
К.
Определяем среднюю температуру процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
или
=590,3 °С.
Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения в силовой турбине:
кДж/кг;
;
.
Уточняем значение работы расширения силовой турбины:
.
Уточняем значение температуры продуктов сгорания за силовой турбиной:
К.
Уточняем значение средней температуры процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
К.
Дальнейшего уточнения теплофизических параметров расширении продуктов сгорания в силовой турбине не требуется.
Удельная полезная работу ГТУ:
кДж/кг.
Определяем нагрев воздуха в регенераторе:
К.
Температура воздуха на выходе из регенератора (на входе в камеру сгорания):
К.
Уточняем теплофизические свойства воздуха (прил.З) при температуре
кДж/кг.
Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:
кДж/кг.
Теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в камере сгорания:
кДж/кг.
Количество теплоты, подведенное в камере сгорания:
кДж/кг
Эффективный КПД газотурбинной установки:
.
Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность:
кг/с.
Расходы рабочего тела для турбин ГТУ:
кг/с,
кг/с.
По полученным расходам рабочего тела на турбины и компрессор и адиабатным теплоперепадам осуществляют проектирование или моделирование компрессора и расчет проточной части турбин.