Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

МУ контрольные часть 1

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

17.02.2016

Размер:

490.58 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 22

10. Уточненное значение температуры газа за регенератором

Т S* T4*	Q		890,3	6858	584,1К.

	Cpг	G		1,120 20

11. Давление газа за регенератором

Р*S = P*4 ∙ σг = 0,1049 ∙ 0,97 = 0,1018 МПа.

Ответ: Т*R=799,1K, Т*S=584,1 К, P*R=04914 МПа, Р*S=0,1018 МПа, Q=6858 кВт.

Пример 10.8. Определить стехиометрический коэффициент топливного газа следующего объемного состава ri (Уренгойское месторождение, горизонт - юра)

CH4 = 0,870, С2Н6 = 0,062, С3Н8 = 0,034, С4Н10 = 0,020, С5Н12 = 0,008, СО2 = 0,001, N2 = 0,005.

Решение

1. Молекулярная масса топливного газа данного состава (с учетом молекулярной массы отдельных газов)

Мg ri M i 0,87 16,04 0,062 30,07 0,034 44,09 0,020 58,12

i 1

0,008 72,15 0,001 44,02 0,005 28,02 19,24

2.Массовая концентрация элементов в топливе

-углерод

СР 12,01Мg rCH4 2rC2 H6 3rC3 H8 4rC4 H10 5rC5 H12 rCO2

19,2412,01 (0,870 2 0,062 3 0,034 4 0,020 5 0,008 0,001 0,760;

-водород

НР 1,М008g 4rCН 4 6rC2 H6 8rC3 H8 10rC4 H10 12rC5 Н12

19,241,008 (4 0,870 6 0,062 8 0,034 10 0,020 12 0,008 0,232;

-сера SP = 0,0;

- азот N Р 28,02Мg rN2 19,2428,02 0,005 0,007;

- кислород O Р 32,0Мg rCO2 19,2432,0 0,001 0,002;

Сумма массовых концентраций

СР + НР + SР + NР + OР = 0,760 + 0,232 + 0,0 + 0,007 + 0,002 = 1,0

3. Стехиометрический коэффициент (расход сухого воздуха в кг, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива)

12,01Н

Р 0,126О Р

12,01 0,232 0,126 0,002

11,51 1

0,375S

11,51 1

4,032С

0,375S

4,032 0,760 0,0

0,760 0,0 16,70 кг/кг Ответ: L0 = 16,7 кг возд./кг топл.

Пример 10.9. Определить теплоту сгорания углеводородного топлива QHP при температуре Т = 700 К, если теплота сгорания при температуре То = 288 К равна QHоP = 42917 кДж/кг.

Решение

По закону Кирхгоффа теплота сгорания QHP при температуре Т отличается от QHP (при Т = То) на величину пропорциональную разности приращения энтальпии смеси воздуха и топлива и приращения энтальпии продуктов сгорания в интервале температур от Т до То. Аппроксимируя линейной зависимостью справочные данные, получаем

			QP QP 2,453 Т Т					0	42917 2,453 700 288 41908кДж/кг.
				H		H		0
	Ответ: QHP = 41908 кДж/кг.
	Срт,
кДж/кг К
кДж/кг К																	1,0
																	1,0

1,26																1,1
																1,1

														1,2
														1,2


													1,3


1,24													1,5

1,22													1,7
													1,7



																2,0

															2,2
															2,2

1,20													2,5
													2,5
																	3,0
																	3,0
																	3,5
																	3,5
1,18																	4
1,18																	4	5
																	6	8
																		8
1,16														10
														10
														15
														15
1,14																	8


1,12




1,10




1,08




1,06




1,04




1,02




1,00



												2400 Т, К
200		400			600	800	1000		1200	1400 1600	1800 2000 2200	2400 Т, К

Рис. 4. Средняя удельная теплоемкость Срт продуктов сгорания при различных коэффициентах избытка воздуха α

Пример 10.10. Определить основные характеристики чистых продуктов сгорания газообразного топлива при следующих данных: температура продуктов сгорания Т*3 = 1273 К; объемный состав топлива СН4 = 0,9856; С2Н6 = 0,0012;

С4Н10 = 0,001; СО2 = 0,01; N2 = 0,0012; H2S = 0,001; плотность топлива

ρ	=	0,7325	кг/нм3,	величина		0,5565 ;	теплота	сгорания

					в

(QHP)v= 34540кДж/нм3.

При расчетах принять: влагосодержание dв = 8 г/нм3 , молекулярная масса углекислого газа, водяного пара и азота соответственно μСО2 = 44,01; μН20 = 18,016;

μN2 = 28,016 кг/кмоль. Средняя теплоемкость газов при Т*3 = 1273 К: СртСО2 = 1,1225; СртН2О = 2,1436; СртN2 = 1,1179 кДж/кг∙К.

Решение

1. Массовая удельная теплота сгорания

QHP= (QHP)v / ρ = 34540 / 0,7325 = 47154 кДж/кг.

2. Теоретически необходимое количество воздуха при сжигании топлива (стехиометрический коэффициент)

Vo = 0,0476 [0,5 H2 + 0,5 CO + Σ(m + n/4) CmHn + 1,5 H2S – O2] =

= 0,0476 [(1+4/4) 0,9856 + (2+6/4) 0,0012 + (4+10/4) 0,001 + 1,5· 0,001] =

=9,445 нм3/нм3 ;

Lo = Vo / ρ = 9,445 / 0,5665 = 16,67 кг возд./кг топл. 3. Состав чистых продуктов сгорания V

- трехатомные газы и окись углерода

VRO2 = [CO2 + CO + Σ (mCmHn) + H2S] = 0,01 + 0,9856 + 2 · 0,0012 + + 4 · 0,001 + 0,001 = 1,0030 нм3/нм3 ;

- водяные пары

VН2 = [Н2 + Σ 0,52 mCmHn + H2S + H2O + 0,001244 · Vo∙dв] =

=4 / 2 · 0,9856+ 6 / 2 · 0,0012 + 10 / 2 · 0,001 + 0,001244 · 9,4452 · 8 =

=2,0748 нм3/нм3 ;

-азот

VN2 = 0,79 Vo + 0,01 · N2 = 0,79 · 9,445 + 0,01 · 0,12 = 7,4628 нм3/нм3. 4. Суммарное количество чистых продуктов сгорания

Vпс = VRO2 + VH2O + VN2 = 1,0030 + 2,0748 + 7,4628 = 10,54 нм3/нм3. 5. Объемный состав чистых продуктов сгорания r

rRO2 = VRO2 / Vпс = 1,003 / 10,54 = 0,0951;

rН2O = VН2O / Vпс = 2,0748 / 10,54 = 0,1969;

rN2 = VN2 / Vпс = 7,4628 / 10,54 = 0,7080.

6. Молекулярная масса чистых продуктов сгорания (α=1), кг/моль

μпс = Σ μi ri = 44,01 · 0,0951 + 18,016 · 0,1969 + 28,016 · 0,7080 =

=27,568 кг/моль.

7.Массовый состав чистых продуктов сгорания (α=1), кг/кг

				gRO2 = rRO2		·	μRO2 / μпс = 0,0951	·	44,01 / 27,568 = 0,1519;
				gН2O = rН2O		·	μН2O / μпс = 0,1969	·	18,016 / 27,568 = 0,1287;
				g N2 = r N2		·	μ N2 / μпс = 0,7080 ·	28,016 / 27,568 = 0,7194.
8.	Газовая постоянная чистых продуктов сгорания (α=1)
				Rпс = 8,314 / μпс = 8,314 / 27,568 = 0,3016 кДж/кг∙К.
9.	Средняя теплоемкость чистых продуктов сгорания (α=1)
С рт	пс	То	3	С pmi	T3 gi 1,1225 0,1519 2,1436 0,1287 1,179 0,7194 1,2946 кДж/кг∙К.
С рт		То	3	С pmi
					o
					o

Ответ: Rпс = 0,3016 кДж/кг∙К; Сртпс |To3 1,2946 кДж/кг∙К.

Пример 10.11. Определить коэффициент избытка воздуха и относительный расход топлива в камере сгорания ГТУ при следующих данных: температура

воздуха за	компрессором Т*2 =	475,6 К,	температура газа перед	турбиной
Т*3 = 1273,0 К, стехиометрический коэффициент L0 = 16,70 кг. возд./кг. топл.,
температура	топлива Т*т =	450К,	удельная теплоемкость	топлива

Срт = 2,847 кДж/кгК, коэффициент полноты сгорания ηкс = 0,97, теплотворная способность топлива QHP= 49310 кДж/кг.

Решение

1. Коэффициент избытка воздуха

(1 L )C

T * L C

T * C

T *

кс

рпс

рв

рт

L (C

рв

Т * C

рв2

T * )

48550 0,97 1 16,70 1,18 1273 16,70 1,070 1273 2,847 450

3,02 .

16,7 1,070 1273 1,005 475,6

по рис. 10.4 С рпс

3 1,180 кДж/кг∙К,

С рв

3 1,070 кДж/кг∙К, С рв

2 1,005 кДж/кг∙К.

2. Относительный расход топлива

0,0198 .

3,02 16,70

Ответ: α=3,02; gT 0,0198 .

Пример 10.12. Определить тепловую мощность, подводимую к рабочему телу в камере сгорания (КС) при следующих данных: расход воздуха Gв = 30кг/с;

температура	воздуха	Т*2	=	475,6	К; температура газа	за КС
Т*3 = 1273,0 К; стехиометрический коэффициент L0 = 16,70 кг возд./кг топл.,
температура	топлива	Т*т	=	450 К;	удельная теплоемкость	топлива

Ст = 2,847 кДж/кг∙К.

Решение

1.Коэффициент избытка воздуха (по рис. 10.1) α = 3,0

2.Расход топлива в КС

GT	Gв	30	0,60	кг/с.
	Lo	3,0 16,7

3. Расход чистых продуктов сгорания

Gпс 1 Lo GT 1 16,7 0,5988 10,60 кг/с.

4. Расход остаточного воздуха в рабочем теле за КС

Gв' 1 LoGT 3,0 1 16,7 0,5988 20,00 кг/с.

5. Средние изобарные теплоемкости воздуха и чистых продуктов сгорания (по рис. 10.4)

С рв То 2 1,005 кДж/кг∙К, С рв То3 1,070 кДж/кг∙К, С рпс То3 1,18 кДж/кг∙К.

6. Удельная полная энтальпия воздуха, чистых продуктов сгорания и топлива

i*	Т2	C		T2	T * 1,005 475,6 478,0	кДж/кг;

2в	о		рв	o	2

Т3

T *

1,070 1273 1362,1

кДж/кг;

3в

рв

Т3

T * 1,180 1273 1502,1 кДж/кг;

3пс

рпс

TТ

T * 2,847 450 1281,1

ТТ C

кДж/кг.

рт

7. Тепловая мощность, подводимая к рабочему телу в КС

Qi3*пс Gпс iзв* Gв' i2*вGв iT* GT 1502,1 10,60 1362,1 20,0

478,0 30,0 1281,1 0,60 28055 кВт.

Ответ: Q = 28055 кВт.

Пример 10.13. Определить расход топливного газа в камере сгорания (КС) ГТУ и тепловую мощность, подводимую к рабочему телу в КС при следующих данных: коэффициент избытка воздуха α = 3,02, стехиометрический коэффициент L0 = 16,70 кг возд./кг топл., теплота сгорания QHP= 48850 кДж/кг, коэффициент полноты сгорания ηкс = 0,97, расход воздуха Gв = 20 кг/с.

Решение

1. Расход топливного газа

GT	Gв	20	0,3966	кг/с.
	Lo	3,02 16,7

2. Часовой расход топливного газа

ВТ = 3600 GT = 3600 · 0,3966 = 1427,8 кг/час.

3. Тепловая мощность выделяющаяся при полном сгорании топлива

Qкс = GТ QHP = 0,3966 ·48850 = 19374 кВт. 4. Тепловая мощность, подведенная к рабочему телу

Q = Qкс ∙ ηкс = 19374 ·0,97 = 18793 кВт. Ответ: GT = 0,3966 кг/с; Q = 18793 кВт.

Пример 10.14. Определить расход топлива, коэффициент избытка воздуха и тепловую мощность, подведенную к рабочему телу в камере сгорания промежуточного подогрева газа (КСППГ) при следующих данных: расход воздуха в основной камере сгорания Gв=20,0 кг/с; коэффициент избытка воздуха в основной КС α=3,0; температура газа перед КСППГ Т*41=1160 К; температура газа за КСППГ Т*32=1273 К; теплота сгорания топлива QНР=49310 кДж/кг; КПД КСППГ ηКСППГ=0,98, стехиометрический коэффициент L0=16,70 кДж/кг; удельная теплоемкость топлива Срт=2,847 кДж/кг·К; температура топлива Т*Т=450 К.

Решение

1.Удельные средние изобарные теплоемкости (рис. 10.4)

Сртпс То 4 1 1,144 кДж/кг∙К, С ртпс То3 2 1,158 кДж/кг∙К,

Сртв То3 2 1,072 кДж/кг∙К, С ртв То 4 1 1,062 кДж/кг∙К.

2.Полные удельные энтальпии

i*	Т32	C			T32	T *	1,158 1273 1473,0	кДж/кг;

32пс	о		ртпс		o	32

i*	Т41	C			T41	T *	1,144 1160 1327,0	кДж/кг;

41пс	о		ртпс	o		41

Т32 C

T32

T *

1,072 1273 1365,0 кДж/кг;

32в

ртв

Т41 C

T41

T *

1,062 1160 1232,0

кДж/кг;

41в

ртв

ТТ

TТ

T *

2,847 450 1281,1 кДж/кг.

рТ

3. Расход топлива в основной КС

Gв

0,3992

кг/с.

3,0

16,7

4. Относительный расход топлива в КСППГ

1 L i*

gТ1

32пс

41gc

32в

41в

Q P

КСППГ

1 L

L i*

32пс

32в

0 T

1474 1327 1 16,7 1365 1232 16,7

3,0 1

0,00304 .

3,0 16,7 49310 0,98 1474 1 16,7 1365 16,7 1281

5. Расход топлива в КСППГ

GT1 gT1

Gв 0,0034 20,0 0,0608 кг/с.

6. Коэффициент избытка воздуха в КСППГ

0,3992 3,0 1

13,1.

GT1

0,0608

7. Тепловая мощность полного сгорания топлива

QКСППГ=QT1∙QHP=0,0608∙49310=2998 кВт.

8. Тепловая мощность, подведенная к рабочему телу в КСППГ

Q=QКСППГ∙ηКСППГ=2998∙0,98=2938 кВт.

Ответ: GT1=0,0608 кг/с; α1=13,1; Q=2938 кВт.

Пример 10.15. Определить параметры при выходе из турбины высокого давления (ТВД), вращающей компрессоры низкого и высокого давления. Мощность компрессоров: NКНД = 7162 кВт и NКВД = 15464 кВт. При расчетах принять: температура и давление газа перед турбиной Т*3=1273 К, Р*3=1,94 МПа; расход газа Gг=46 кг/с; коэффициент избытка воздуха α=3,7; политропный КПД в ТВД ηПТ = 0,9; механический КПД, учитывающий потери в подшипниках вала турбокомпрессора ηмех 1 = 0,995.

Решение

1. Мощность ТВД

NТВД	N	КНД N КВД	7162 15464	22740	кВт.
		мех1	0,995

2. Удельная работа расширения газа в ТВД

lТВД NТВД 22740 494,4 кДж/кг. Gг 46

3.Изобарная теплоемкость при Т=1473 К и α=3,7 (по рис. 10.3): С’р=1,234 кДж/кг∙К.

4.Предварительное значение температуры за ТВД

Т 41* Т3*	lТВД	1473	494,4	1072,3 К.
	С' р		1,234

5. Средняя температура в процессе расширения в ТВД

Т ср	Т * Т *		1273 1072,3	1172,6
	3	41			К.
		2	2

6.Изобарная теплоемкость при Т=Тср=1172,6 К и α=3,7 (по рис. 10.3) Ср=1,215 кДж/кг∙К.

7.Истинный показатель адиабаты при Т=Тср=1172,8 К и α=3,7 (по рис. 10.2) k=1,312.

8.Уточненное значение температуры за ТВД

Т 41* Т3*

lТВД

1473

644,6

936,3 К.

С р

1,215

9. Степень расширения в ТВД

1,312

Т 3

1473

k 1 ПТ

1,312 1 0,9

ТВД

8,179 .

Т 41

936,3

10. Давление за ТВД

Р41*

Р*

1,94

0,2372

МПа.

8,179

ТВД

Ответ: Т*41=936,3 К; Р*41=0,2372 МПа.

Пример 10.16. Найти мощность силовой турбины вращающей центробежный нагнетатель природного газа и эффективную мощность газотурбинной установки при следующих данных: температура и давление газа перед СТ Т*41=936,3 К, Р*41=0,2372 МПа; коэффициент избытка воздуха α=3,7; политропный КПД турбины ηПТ = 0,9; расход газа Gг=50 кг/с; коэффициент восстановления давления в затурбинном устройстве σвых=0,99; механический КПД силового вала ηмех 2 = 0,995; давление в окружающей среде Ра=0,1013 МПа.

Решение 1. Степень расширения газа в СТ

СТ*	Р*		вых	0,2372 0,99	2,318 .
	41
		Ра		0,1013

2.Истинный показатель адиабаты при Т=Т*41=936,3 К и α=3,76 (по рис. 10.2) k=1,322.

3.Предварительное значение температуры газа за СТ

					1 k ПТ		1 1,322 0,9
	*	Т	*	*	1 k ПТ	936,3 2,318	1,322	778,7	К.
Т	*		*	*	k		1,322
Т	4		41	СТ

4. Средняя температура в процессе расширения газа в СТ

Т ср	Т *	Т *	936,3	778,7	857,5
	41	4				К.
		2	2			К.
		2	2

5. Изобарная теплоемкость при Т=Тср=857,5 К и α=3,7 (по рис. 10.3) Ср=1,146 кДж/кг∙К.

6.Истинный показатель адиабаты при Т=Тср=857,5 К и α=3,7 (по рис. 10.2) k=1,336.

7.Уточненное значение температуры газа за СТ

					1 k ПТ		1 1,336 0,9
	*	Т	*	*	1 k ПТ	936,3 2,318	1,336	774,1	К.
Т	*		*	*	k		1,336
Т	4		41	СТ

8. Мощность силовой турбины

NСТ Gг С р Т 41* Т 4* 50 1,146 936,3 774,1 9294 кВт.

9. Эффективная мощность ГТУ

Nе NСТ мех 2 9294 0,995 9248 кВт.

Ответ: NСТ=9294 кВт; Nе=9248 кВт.

<<< < Предыдущая 12 / 22

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.05.2025448 Кб0МУ контр работа ТИПАЖ.doc
#
01.07.202573.39 Кб0МУ контр работы Правоведение.docx
#
17.02.2016696.1 Кб5МУ контр САПР.pdf
#
17.02.201632.51 Кб14МУ контр. раб по УЧР_П.docx
#
01.04.2025337.41 Кб2МУ контр.работ Химия нефти.doc
#
17.02.2016490.58 Кб22МУ контрольные часть 1.pdf
#
17.02.2016675.83 Кб41МУ контрольные часть 2,3.pdf
#
23.04.2019292.86 Кб6МУ КП ЭП.doc
#
01.03.2025150.02 Кб4МУ КП.doc
#
25.04.2019227.84 Кб8МУ КР НК.doc
#
17.02.2016269.04 Кб22МУ КР НЭ.pdf