Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Институт энергетики и транспортных систем

Кафедра "Турбины, гидромашины и авиационные двигатели"

Курсовой проект

Дисциплина: «Турбинные установки тэс и аэс».

Тема: «Газотурбинная установка мощностью 32 МВт»

Выполнил студент гр.53222/10	_____________	Г.С.Коленько
Руководитель, доц.	_____________	Г.Л.Раков
"____"_____________ 2015 г.

Санкт-Петербург

2015

Содержание

Глава I. Термо - и газодинамический расчет 5

1. Определение параметров рабочего процесса в характерных сечениях проточной части ГТУ 5

2. Определение основных характеристик ГТУ 7

3. Расчет по программе GTP 8

Выбор степени повышения давления в компрессоре и начальной температуры газа перед турбиной 2

4. Расчет осевого компрессора 2

; 11

5 Газодинамический расчет турбины 12

5.1. Предварительный расчет турбины 13

5.2 Профилирование меридианных обводов проточной части 16

5.2 Расчет турбины по среднему диаметру 2

5.4 Построение профилей направляющей и рабочей лопаток на среднем диаметре четвертой ступени 3

5.5 Определение КПД и мощности ступеней турбины 6

Глава II. Конструкция газотурбинной установки 8

1. Введение 8

2. Назначение и описание установки 9

3. Основные элементы установки 10

3.1. Однокаскадный осевой компрессор 10

4. Камера сгорания 11

5. Турбина 13

5.1. Турбина высокого давления (ТВД) 14

Двухступенчатая осевая ТВД реактивного типа была разработана для обеспечения высокого КПД в широком диапазоне мощности. Она состоит из трёх турбинных колес, СА первой, второй и третьей ступени, а также турбинных корпусов. СА ступеней ТВД имеют воздушное охлаждение (конвекционного и пленочного типа) выходным воздухом компрессора, проходящим сквозь каждую лопатку. РЛ ступеней ТВД охлаждаются воздухом компрессора, проходящим через корень и хвостовик каждой РЛ. 14

5.2. Турбина низкого давления (ТНД) или силовая турбина. 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 16

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является проектирование ГТУ мощностью 32 МВт. В ходе работы были определены: основные характеристики ГТУ, выбрана степень повышения давления в компрессоре, произведен приближенный расчет компрессора, расчет турбины, а так же построены профили рабочей лопатки последней ступени. На основании расчетов выполнен рабочий чертёж установки и краткое её описание.

В газотурбинных установках со свободной турбиной компрессор приводится во вращение компрессорной турбиной, а свободная турбина создает полезную мощность для потребителя. Особенностью рассматриваемой тепловой схемы является то, что свободная турбина не связана с турбокомпрессором. Расчет тепловой схемы ГТУ со свободной турбиной аналогичен расчету простейшей схемы ГТУ, при этом мы полагаем, что свободная и компрессорная турбины составляют единый агрегат.

Исходные данные:

Полезная мощность N=32 МВт

1. Температура газа перед турбиной T₃^*=1400 К

2. Параметры наружного воздуха p_н=0,1013 МПа; T_н=297 К

3. Топливо – природный газ

4. Доп. Указания – “со свободной турбиной”

5. Прототип установки – ГПА “Ладога”

Примем 2 упрощения:

Упрощения, принятые для ручного счета:

Расчет ведется для одного значения степени повышения давления компрессора:

π_к*= Р₂*/Р₁*=10..25.

Охлаждение не учитываем.

Теплоемкость и другие параметры рабочего тела считаем независимыми от температуры и давления (принимаем по пособию [1, с. 33] для всех уравнений, кроме (87), (88) [1, с. 44-45]).

Рис. 1. Тепловая схема ГТУ со свободной турбиной: Вх. ус. и Вых. ус. – входное и выходное устройства соответственно; К – компрессор; КС – камера сгорания; КТ – компрессорная турбина; СТ – свободная (силовая) турбина; П – потребитель.

Рис. 2. Цикл ГТУ со свободной турбиной в h-S диаграмме: н-1 и 4-н’ – изотермические процессы течения рабочего тела во входном и выходном устройстве; 1-2_t – изоэнтропийный процесс сжатия воздуха в компрессоре; 1-2 – адиабатический процесс сжатия воздуха в компрессоре; 2-3 – процесс подвода тепла к рабочему телу в камере сгорания; 3-4_tкт – изоэнтропийный процесс расширения газа в компрессорной турбине; 3-4_кт – адиабатический процесс расширения газа в компрессорной турбине; 4_кт-4_t – изоэнтропийный процесс расширения газа в свободной турбине; 4_кт-4 – адиабатический процесс расширения газа в свободной турбине; н’- н – изобарный процесс отвода тепла.