курсовая / курсовая

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет ТеСЕТ

Кафедра технической теплофизики

Курсовая работа

По дисциплине

«Техническая термодинамика»

Выполнил Мельник

Проверил Ванеев С.М.

Группа ЕМ-91

Вариант 10

Сумы 2011

Содержание

1.Определение параметров природного газа в магистральном трубопроводе….. 2

1.1. Постановка задачи…………………………………………………………..2

1.2. Термодинамическая модель процесса……………………………………..3

1.3. Расчет параметров газа……………………………………………………..4

1.4. Расчет и выбор длинны трубопровода…………………………………….7

1.5. Оценка погрешности идеально-газового приближения………………......7

1.6. Расчёт погрешности термодинамических параметров реального и

идеального газа………………………………………………………………8

2. Расчет процессор сжатия в нагнетателе компрессорной станции (КС)………..9

2.1 Постановка задачи…………………………………………………………...9

2.2 Термодинамическая модель адиабатного компрессора……………….....10

2.3 Термодинамическая модель адиабатного компрессора………………….10

3. Выбор оптимальных параметров цикла и расчет показателей газотурбинной установки (ГТУ)……………………………………………………………………...15

3.1. Постановка задачи.........................................................................................15

3.2. Термодинамическая модель цикла………………………………………..16

3.3. Определение оптимальных параметров ГТУ…………………………….19

3.4. Определение показателей ГТУ……………………………………………23

4. Используемая литература…………………………………………………………24

3. Выбор оптимальных параметров цикла и расчет показателей газотурбинной установки (ГТУ)

3.1. Постановка задачи

Необходимо определить параметры цикла газотурбинной установки (ГТУ), используемой для привода нагнетателей КС, по результатам выбора оптимальной величины повышения давления воздушного компрессора. Построить в масштабе модель реального цикла ГТУ в T,s –координатах.

КГ- камера сгорания

Т- турбина

К- компрессор

ЭГ- электрогенератор

Рис.3.1. принципиальная схема и цикл ГТУ

Исходные данные:

– температура на входе в компрессор ГТУ, К;

– давление на входе в компрессор ГТУ, МПа;

– температура газа перед турбиной, К;

– изобарная теплоёмкость рабочего тела, Дж/(кг∙К);

– показатель адиабаты;

– относительный внутренний КПД соответственно компрессора и турбины;

– механический КПД ГТУ;

– теплота сгорания топлива, подаваемого в камеру сгорания ГТУ, Дж/(кг∙К);

нормальная плотность топливного газа,;

коэффициент теплоиспользования ПКС.

Опыт создания и проектирования ГТУ позволяет принять следующие численные значения исходных параметров:

; ; ;

; ;

кДж/(кг∙К); ; ; ;

3.2 Термодинамическая модель цикла

3.2.1. Применим первый закон термодинамики для стационарной однопоточной системы

Примем этот закон:

1) Для турбины (процесс 3-4)

Получим, что удельная работа турбины равняется:

2) Для компрессора (процесс 1-2).Процесс адиабатный

Удельная работа, затрачиваемая на сжатие газа в компрессоре, равна:

3) Для проточной камеры сгорания (процесс 2-3)

Удельная теплота, подводимая к проточной камере сгорания, равна:

4) Условный процесс 4-1

Удельная теплота, отводимая в окружающую среду в процессе 4-1, равна:

3.2.2. Удельная полезная (внутренняя) работа ГТУ .Работа цикла

Будем считать, что газ идеальный, его теплоемкость не зависит от температуры. Примем, что . Тогда

3.2.3. Относительный внутренний КПД:

- для компрессора:

- для турбины:

По условию задачи

3.2.4. Термический КПД обратимого цикла ГТУ (цикл Брайтона)

Из уравнения изоэнтропного процесса выразим

Тогда

3.2.5. Расчет зависимости для удельной внутренней работы цикла

Так как

Тогда

где - приведенная температура газа перед турбиной;

- приведенная температура в конце изоэнтропного сжатия газа в компрессоре.

3.2.6. Расчетные зависимости для внутреннего (индикаторного) КПД цикла

Выразим через

Так как

Внутренний (индикаторный) КПД цикла

3.3. Определение оптимальных параметров ГТУ

3.3.1. Определение оптимальной степени повышения давления в компрессоре ГТУ().

Приведенная температура газа перед турбиной:

, где

Приведенная температура газа в конце изоэнтропного сжатия в компрессоре

Выполняется расчет для

; ;

Термический КПД обратимого цикла ГТУ (цикл Брайтона)

Выполняется расчет для

Удельная внутренняя работа цикла

Внутренний КПД цикла

Заносим результаты в таблицу

Результаты расчета 3.1.1.

β	1	3	5	7	10	15	20
	1	1,3292	1,5172	1,6553	1,8155	2,0165	2,1725
	0	0,2477	0,3409	0,3959	0,4492	0,5041	0,5397
	0	99,83	112,39	109,22	95,85	58,22	40,01
	0	0,16	0,2	0,22	0,22	0,17	0,14

Строим графики зависимости:

Из графика зависимости получаем

Тогда

3.3.2. Расчет параметров оптимального цикла ГТУ

1) Определение температуры в точках 1,2s,2,3,4s,4.

2) Определение энтропий в точках 1,2s,2,3,4s,4.

Принимаем S=0, при нормальных физических условиях:

Тогда энтропия при p и T:

где - газовая постоянная воздуха;

Параметры цикла ГТУ в характерных точках

	1	2s	2	3	4s	4
Т, K	300	551,7	596,1	980	533	600
S, кДж/кг	0,10361	0,102	0,1875	2,43	0,74	0,2

3.3.3. Построение цикла в Т,S координатах

3.4. Определение показателей ГТУ

3.4.1. Эффективная мощность ГТУ

3.4.2. Эффективная удельная работа ГТУ

3.4.3. Эффективный КПД ГТУ

3.4.4. Расход продуктов сгорания

3.4.5. Тепловая мощность камеры сгорания

3.4.6. Массовый расход топлива (природного газа)

3.4.7. Теплота отработавших газов

Таблица 3.2. Основные параметры цикла и показатели ГТУ

	К	К	К	К							кг/с	МВт	кг/с
10,5	300	596,1	980	600	0,1875	2,43	0,2	0,456	0,2517	0,2	283	25	2,6

Вывод: Провели термодинамический анализ прямых циклов на примере газотурбинной установки. При повышении температуры повышается степень падения давлений . В процессе работы ГТУ выделяется большое количество бросового тепла, поэтому необходимо его утилизировать.

4. Используемая литература

1. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Техническая термодинамика»/ Составители: В.Н. Марченко, С.С. Мелейчук. – Сумы: Изд-во СумГУ,2008. – 45 с.

2. Теплотехника: Учебник для вузов/ А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт.; Под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоиздат, 1982. -264 с.

3. Сборник задач по технической термодинамике. Рабинович О.М., М., «Машиностроение», 1969, стр. 376.

4. «Техническая термодинамика» Учебник для вузов, за ред. Крутова В.И., 1991 г.

5. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е., «Техническая термодинамика» 1983 г.