-
Расчет цикла гту с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением
Сначала
определим оптимальную степень повышения
давления в компрессоре
(когда КПД цикла максимален
).
Для этого зададимся давлением за осевым
компрессором
до значения оптимального давления
взятого из простого цикла, построим
график зависимости КПД ГТУ
с регенерацией теплоты уходящих газов
от степени повышения давления в
компрессоре
(
).
Затем, определив максимальный КПД цикла,
определим параметры во всех характерных
точках цикла.
Табл.
4. Сводная таблица расчета для построения
зависимости
|
Наимено-вание величины
|
Размер-ность |
Обоз-ние |
Значение |
|
Давление за КНД |
бар |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
|
Степень повышения давления |
- |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
|
Степень повышения температуры КНД |
- |
|
1 1.219 1.369 1.486 1.584 1.669 1.744 1.811 1.873 1.931 1.984 2.034 2.081 2.126 2.168 2.208 2.247 2.284 2.319 2.354 2.387 2.419 2.449 2.479 2.508 2.537 2.564 2.591 2.617 2.643 2.667 2.692 |
|
Температура на выходе из КНД |
К |
|
278.15 347.771 395.367 432.641 463.738 490.66 514.542 536.098 555.805 574.006 590.948 606.824 621.781 635.937 649.388 662.213 674.477 686.237 697.539 708.423 718.926 729.077 738.903 748.429 757.676 766.662 775.404 783.918 792.218 800.315 808.222 815.949 |
|
Работа, затраченная на привод КНД |
|
|
0 69.816 117.545 154.923 186.108 213.105 237.054 258.67 278.433 296.684 313.674 329.594 344.593 358.788 372.277 385.138 397.437 409.23 420.563 431.478 442.01 452.189 462.043 471.596 480.868 489.88 498.646 507.184 515.507 523.627 531.557 539.305 |
|
Степень повышения температуры в ТНД |
- |
|
1 1.219 1.369 1.486 1.584 1.669 1.744 1.811 1.873 1.931 1.984 2.034 2.081 2.126 2.168 2.208 2.247 2.284 2.319 2.354 2.387 2.419 2.449 2.479 2.508 2.537 2.564 2.591 2.617 2.643 2.667 2.692 |
|
Температура на входе в ТНД |
|
|
1623,15 |
|
Температура на выходе из ТНД |
|
|
1623.15 1363.606 1233.974 1150.693 1090.648 1044.351 1007.046 976.032 949.642 926.775 906.675 888.769 872.738 858.194 844.927 832.752 821.518 811.103 801.407 792.345 383.848 775.856 768.318 761.19 754.433 748.016 741.909 736.085 730.523 725.202 720.105 715.215 |
|
Работа, полученная в ТНД |
|
|
0 317.293 475.768 577.579 650.984 707.582 753.188 791.101 823.364 851.318 875.891 897.747 917.379 935.159 951.377 966.261 979.995 992.727 1005 1016 1026 1036 1045 1054 1062 1070 1077 1084 1091 1098 1104 1113 |
|
Давление на входе в ТНД |
бар |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
|
Давление на выходе ТНД |
бар |
|
0,975 |
|
Давление на входе в КВД |
бар |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
|
Степень повышения давления в КВД |
- |
|
32 16 10.667 8 6.4 5.333 4.571 4 3.556 3.2 2.909 2.667 2.462 2.286 2.133 2 1.882 1.778 1.684 1.6 1.524 1.455 1.391 1.333 1.28 1.231 1.185 1.143 1.103 1.067 1.032 1 |
|
Степень повышения температуры в КВД |
- |
|
2.692 2.208 1.967 1.811 1.7 1.613 1.544 1.486 1.437 1.394 1.357 1.323 1.294 1.266 1.242 1.219 1.198 1.179 1.161 1.144 1.128 1.113 1.099 1.086 1.073 1.061 1.05 1.039 1.029 1.019 1.009 1 |
|
Давление за КВД |
бар |
|
32
|
|
Температура на входе в КВД |
К |
|
278,15 |
|
Температура на выходе из КВД |
К |
|
815.949 662.213 585.428 536.098 500.531 473.108 451.011 432.641 417.009 403.464 391.558 380.968 371.456 362.841 354.983 347.771 341.117 334.948 329.204 323.837 318.804 314.07 309.605 305.382 301.381 297.579 293.962 290.512 287.218 284.066 281.047 278.15 |
|
Работа, затраченная на привод КВД |
|
|
539,305 385,138 308,138 258,67 223,004 195,504 173,345 154,923 139,247 125,665 113,726 103,106 93,567 84,928 77,048 69,816 63,143 56,957 51,197 45,815 40,768 36,02 31,543 27,309 23,296 19,484 15,856 12,397 9,093 5,933 2,905 0 |
|
Степень повышения температуры в ТВД |
- |
|
2.692 2.208 1.967 1.811 1.7 1.613 1.544 1.486 1.437 1.394 1.357 1.323 1.294 1.266 1.242 1.219 1.198 1.179 1.161 1.144 1.128 1.113 1.099 1.086 1.073 1.061 1.05 1.039 1.029 1.019 1.009 1 |
|
Температура на входе в ТВД |
К |
|
1623,15 |
|
Температура на выходе из ТВД |
К |
|
715,215 832,752 913,105 976,032 1028,532 1073,983 1114,302 1150,693 1183,964 1214,69 1243,294 1270,096 1295,346 1319,245 1341,954 1363,606 1384,311 1404,164 1423,244 1441,62 1459,351 1476,488 1493,078 1509,16 1524,77 1539,941 1554,7 1569,074 1583,086 1596,756 1610,105 1623,15 |
|
Давление на входе в ТВД |
бар |
|
31,52 |
|
Давление на выходе из ТВД |
бар |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 |
|
Работа, полученная в ТВД |
|
|
1110 966.261 868.03 791.101 726.92 671.357 622.067 577.579 536.905 499.342 464.374 431.609 400.74 371.524 343.762 317.293 291.98 267.71 244.385 221.92 200.245 179.294 159.013 139.353 120.269 101.723 83.68 66.108 48.979 32.266 15.947 0
|
|
Количество теплоты подведенной в цикл |
|
|
2096,754 2141,007 2136,646 2120,023 2099,322 2077,283 2055,007 2032,977 2011,413 1990,480 1969,995 1950,176 1930,936 1912,251 1894,096 1876,443 1859,266 1842,537 1826,233 1810,331 1794,808 1779,645 1764,823 1750,324 1736,132 1722,233 1708,613 1695,258 1682,156 1669,297 1656,669 1644,262 |
|
Полезная работа, полученная в цикле |
|
|
570.646 828.599 918.116 955.088 968.794 970.33 964.855 955.088 942.588 928.311 912.865 896.656 879.959 862.966 845.814 828.599 811.395 794.251 777.206 760.287 743.514 726.902 710.46 694.195 678.111 662.211 646.495 630.964 615.615 600.447 585.459 570.646 |
|
КПД ГТУ |
- |
|
0,2722 0,387 0,4297 0,4505 0,4615 0,4671 0,4695 0,4698 0,4686 0,4664 0,4634 0,4598 0,4557 0,4513 0,4466 0,4416 0,4364 0,4311 0,4256 0,42 0,4143 0,4085 0,4026 0,3966 0,3906 0,3845 0,3784 0,3722 0,366 0,3597 0,3534 0,3471 |
Расчет параметров:
-
Задаемся давлением в КНД
в интервале от
до
c
шагом в 1 бар
2) Определяем степень повышения давления в КНД
3) Определяем степень повышения температуры в КНД
4) Определим температуру на выходе из КНД
5) Определим работу КНД
6) Определим степень повышения температуры в ТНД
7)Определим температуру на выходе из ТНД
где
8) Определим работу ТНД
9) Определим давление на выходе из ТНД
10) Определим давление на входе в КВД
11) Определим степень повышения давления в КВД по формуле
– оптимальная
степень повышения давления, взятая из
простого цикла
12) Определим степень повышения температуры в КВД
13) Определим давление за КВД
14) Определим температуру на входе в КВД
15) Определим температуру на выходе из КВД
16) Определим работу КВД
17) Определим степень повышения температуры в ТВД
18)Определим температуру на выходе из ТВД
19) Определим давление на входе в ТВД
20) Определим работу ТВД
21) Определим количество теплоты подведенной в цикл
22) Определим полезную работу, полученную в цикле
23) Определим КПД ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением.
Рис. 9. Зависимость КПД цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением от степени повышения температуры в КНД
– степень
повышения температуры в цикле
Из
рис.9 видно, что
при
;
:
Найдем параметры в характерных точках цикла и изобразим схему и цикл в pv- и Ts- диаграмме. Допустим, что на протяжении всего цикла рабочим телом является воздух как для ОК, так и для ГТ, на оптимизацию цикла это никак не повлияет, а для всех расчетов будем брать постоянные воздуха.
Находим остальные параметры по температуре:
-
теплосодержание
-
стандартная энтропия
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
-
теплосодержание;
-
стандартная энтропия,
.
Рис.10 Схема цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением
Рис. 11. Цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением в Ts - диаграмме
Рис. 12. Цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением в pv – диаграмме
-
Вывод:
В результате расчетов мы оптимизировали циклы ГТУ по максимальному КПД цикла и рассчитали основные параметры в характерных точках:
1)
простой цикл:
;
2)
цикл с регенерацией:
3) цикл с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением:
.