Введение

Газотурбинные установки (ГТУ) предназначены для эксплуатации в любых климатических условиях как основной или резервный источник электроэнергии и тепла для объектов производственного или бытового назначения. Области применения газотурбинных установок практически не ограничены: нефтегазодобывающая промышленность, промышленные предприятия, муниципальные образования.

Создание ГТУ является ответственным шагом, к которому предъявляются определенные требования начиная от цели работы установки и выбора наиболее оптимальных технико-экономических показателей, до последующего плана эксплуатации и ремонтопригодности установки.

В данной работе будет рассмотрен расчет термодиамических и технико-экономических показателей (КПД, полезная мощность) цикла ГТУ с регенеративным подогревом воздуха из компрессора и без него. Также, в работе рассмотрен выбор оптимальных значений степени повышения давления в компрессоре (π_к) для требуемого режима работы установки.

Цикл газотурбинной установки рассчитывают при заданной начальной температуре для нескольких значений степени повышения давления воздуха в компрессоре в диапазоне, достаточном для определения максимального КПД цикла и максимальной удельной полезной работы .

Одним из способов повышения к. п. д. ГТУ является применение регенеративного подогрева воздуха перед его поступлением в камеру сгорания. Повышение температуры воздуха осуществляется в специальном теплообменнике-регенераторе за счет теплоты газов, покидающих газовую турбину. Количество теплоты, передаваемой воздуху в регенераторе, характеризуется степенью (коэффициентом) регенерации r (σ), которая определяется как отношение действительной величины повышения энтальпии воздуха в регенераторе к теоретически мыслимой величине, достигаемой при бесконечной поверхности теплообмена при которой температура воздуха на выходе из регенератора равна температуре газа на выходе из турбины.

Параметры цикла определяются в следующей последовательности:

- Расчет термодинамических параметров осевого компрессора заданной ГТУ

- Расчет термодинамических параметров камеры сгорания заданной ГТУ

- Расчет термодинамических параметров газовой турбины заданной ГТУ

1. Расчет и анализ цикла ГТУ без регенерации со сгоранием при P=const

1.1 Исходные данные для расчета

1. Назначение газотурбинной установки – базовая;

2. Массовый расход воздуха через компрессор ;

3. Давление наружного воздуха ;

4. Температура наружного воздуха ;

5. Температура газа перед турбинной ;

6. Низшая теплотворная способность топлива ;

7. Адиабатный КПД проточной части компрессора ;

8. Тепловой КПД блока камер сгорания ;

9. Адиабатный КПД проточной части турбины ;

10. Механический КПД ГТУ ;

11. Удельный расход воздуха на утечки через лабиринтовые уплотнения ;

12. Степени повышения давления воздуха в компрессоре ;

13. Частота вращения силового вала турбины .

1.2. Принципиальная схема и термодинамический цикл гту в диаграмме т-s

На рис 1.1 представлена принципиальная схема ГТУ и термодинамический цикл в T-S диаграмме (цикл Брайтона).

Рис 1.1 Принципиальная схема ГТУ и термодинамический цикл в T-S диаграмме

Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов:

1—2 Адиабатический-изоэнтропический процесс повышения давления воздуха в компрессоре.

1— Условно реальный процесс повышения давления воздуха в компрессоре.

2—3 Изобарический процесс подвода теплоты в камере сгорания.

3—4 Адиабатический-изоэнтропический процесс понижения давления рабочего тела в газовой турбине.

3— Условно реальный процесс понижения давления рабочего тела в газовой турбине.

4—1 Изобарический процесс отвода теплоты в атмосфере от рабочего тела, выходящего из турбины (условный процесс замыкающий цикл).