Федеральное агенство по образованию

ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный университет

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Уральский энергетический институт

Кафедра «Турбины и двигатели»

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ СХЕМ ПРИВОДНЫХ ГТУ

НА НОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ

Курсовая работа

Пояснительная записка

Вариант 20

Преподаватель

ст. преподаватель В.М. Марковский

Студент

ЭНЗ-311108с А.Е. Чингузов

2015

Содержание

Введение 3

1 Тепловой расчет двухвальной ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов. 4

2 Тепловой расчет схемы двухвальной ГТУ открытого простого цикла 6

3 Выбор расчетных режимов ГТУ 7

4 Уточненный расчет тепловой схемы на номинальном режиме 9

Заключение 10

Список литературы 11

Введение

В газовой промышленности для привода центробежных нагнетателей природного газа получили большое распространение стационарные ГТУ со свободной силовой турбиной, выполняемые по простому открытому или регенеративного циклу, и транспортные газотурбинные двигатели (ГТД) простого открытого цикла.

Начальным этапом в проектирования ГТУ является тепловой расчет схемы ГТУ.

Основной задачей теплового расчета является определение оптимального соотношения давлений в цикле _ко, обеспечивающий либо максимальный эффективный КПД цикла η_е, минимальный расход воздуха через ГТУ G_в, то есть минимальные габаритные размеры ГТУ.

Достоверные результаты расчета можно получить, только учитывая зависимость теплоемкости рабочего тела от температуры и изменения его химического состава вследствие сжигания топлива.

Однако, с учетом полного характера зависимостей Н_е = f( _к), η_е= f( _к), при выборе расчетного _ко обычно принимают постоянные значения теплоемкости отдельно для процессов сжатия, подвода теплоты к воздуху в регенераторе и в камере сгорания, а также процессов расширения продуктов сгорания в турбине.

После выбора _ко производят уточненный расчет номинального режима работы, учитывая истинные значения теплоемкости.

Целью данной курсовой работы является выбор и обоснование расчетного режима ГТУ, для чего необходимо на основании упрощенного расчета тепловой схемы ГТУ построить зависимости Н_е = f( _к), η_е= f( _к).

Впоследствии необходимо провести уточненный расчет одной из тепловых схем ГТУ.

Предложено провести тепловой расчет для простой и регенеративной схем ГТУ.

Для проведения расчета заданы следующие исходные данные:

1. Температура воздуха на входе в компрессор Т_н=278 К

2. Температура продуктов сгорания на входе в турбину (1 вариант) Т_г=1090 К

3. Температура продуктов сгорания на входе в турбину (2 вариант) Т`_г=1250 К

4. Степень регенерации (для регенеративной схемы) r=0,73

5. Эффективная мощность ГТУ N_e=25 МВт

Остальные данные, необходимые при расчете, приняты по рекомендации [1] и сведены в таблицу 1.1.

1 Тепловой расчет двухвальной гту открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов.

Принципиальная схема двухвальной ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов представлена на рис. 1.1.

Тепловой расчет двухвальной ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов проведен для различных значений степени повышения давления в компрессоре π_к в интервале от 3 до 12.

Исходные данные для расчетов выбраны согласно заданию на курсовую работу и рекомендациям, приведенным в [1], и сведены в таблицу 1.1.

Результаты первого варианта расчета сведены в таблицу 1.2 (для температуры продуктов сгорания перед турбиной Т_г= 1090 К).

Результаты второго варианта расчета сведены в таблицу 1.3 (для температуры продуктов сгорания перед турбиной Т'_г= 1250 К).

Зависимость удельной эффективной работы Н_е и эффективного КПД ƞ_е от степени повышений давлений в цикле для различных значений Т_г приведены на рис. 1.2 и рис. 1.3 соответственно.

Таблица 1.1

Исходные данные для теплового расчета схемы двухвальной ГТУ открытого цикла и цикла с регенерацией теплоты уходящих газов.

№ п/п	Величина	Обозначение	Размерность	Значение
1	Температура воздуха на входе в компрессор	Тв	К	278
2	Температура сгорания перед турбиной (первый вариант)	Тг	К	1090
3	Температура сгорания перед турбиной (второй вариант)	Т*г	К	1250
4	Степень регенерации	r	-	0,73
5	Эффективная мощность ГТУ	Ne	МВт	25
6	Удельная изобарическая теплоёмкость при средней температуре процесса сжатия	Cрк	кДж/(кг*К)	1,01
7	Удельная изобарическая теплоёмкость при средней температуре процесса расширения	Срт	кДж/(кг*К)	1,15
8	Средняя удельная изобарическая теплоёмкость продуктов сгорания КС	Сркс	кДж/(кг*К)	1,08
9	Комплекс процесса сжатия в компрессоре	mк	-	0,286
10	Показатель адиабаты продуктов сгорания при расширении в турбине	mт	-	0,25
11	Изоэнтропийный КПД компрессора	Ƞк	-	0,87
12	Изоэнтропийный КПД турбины	Ƞт	-	0,87
13	КПД камеры сгорания	Ƞкс	-	0,98
14	Механический КПД	Ƞмех	-	0,97
15	Коэффициент гидравлических потерь давления по тракту (регенеративный цикл)	ζтр	-	0,1
16	Коэффициент гидравлических потерь давления по тракту (простой цикл)	ζтр	-	0,05
17	Удельный расход охлаждающего воздуха	qохл	-	0,035
18	Удельный расход утечек воздуха	qут	-	0,01
19	Удельный расход топлива	qт	-	0,15
20	Условный коэффициент разницы расходов через компрессор и ТВД	v1	-	1
21	Условный коэффициент разницы расходов через компрессор и ТНД	v2	-	1