75 группа 2 вариант / ГТ и ПГУ / Задание

Рассчитать тепловую схему простой ГТУ.

Исходные данные для расчета по вариантам:

№ варианта	Электрическая мощность , МВт	Температура газов на входе в турбину,	Степень сжатия в компрессоре	Температура воздуха на входе в компрессор,
1	4	600	6,5	5
2	157	1100	11,3	15
3	110	1210	14,7	20
4	40	700	8,8	-3
5	288	1350	33,9	10
6	61,5	1280	15,6	15
7	312	1450	18,0	15
8	6	650	7,0	3
9	168	1180	14,6	5
0	292	1340	18,2	18

Дополнительные общие данные:

• коэффициент потерь давления ;

• коэффициент использования теплоты топлива в камере сгорания ;

• механический КПД ;

• КПД электрического генератора ;

• КПД турбины ;

• КПД компрессора ;

• коэффициент утечек ;

• теплота сгорания топлива кДж/кг;

• минимально необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг газового топлива кг/кг.

Расчет тепловой схемы ГТУ производить в следующем порядке:

1. Определить параметры процесса сжатия воздуха в компрессоре.

2. Определить коэффициент избытка воздуха .

3. Определить энтальпию газов перед турбиной.

4. Определить параметры процесса расширения газа в турбине.

5. Определить работу расширения газа в турбине и работу сжатия воздуха в компрессоре 1 кг рабочего тела.

6. Определить расходы газа через турбину и воздуха, подаваемого компрессором.

7. Определить расход топлива.

8. Определить мощность газовой турбины и мощность, потребляемую компрессором.

9. Определить коэффициент полезной работы .

10. Определить коэффициент полезного действия ГТУ (электрический КПД).

11. Построить процесс ГТУ в t,S-диаграмме в масштабе.

Рабочая программа и контрольные задания для самостоятельной работы студентов заочного факультета по дисциплине

ГАЗОТУРБИННЫЕ И ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ ТЭС

1. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.

1. ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ ТЭС. Краткий обзор развития парогазовых технологий. Схемы ПГУ ТЭС малой, средней и большой мощности, состав оборудования и технические характеристики. Термодинамические основы парогазовых циклов. Принципиальные схемы ПГУ, оценка их экономических показателей. Классификация ПГУ. ПГУ утилизационного типа. Схема двухконтурной утилизационной ПГУ Схема трехконтурной ПГУ с промежуточным перегревом пара. ПГУ со сбросом уходящих газов ГТУ в энергетический котел.

2. ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ. Тепловые схемы, термодинамические циклы и характеристики газотурбинных установок. Энергетические установки с разомкнутым циклом. Анализ циклов ГТУ. Расчет основных характеристик ГТУ открытого цикла. Способы повышения экономичности ГТУ. ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов. ГТУ со ступенчатым сжатием воздуха. ГТУ со ступенчатым сжиганием топлива. Сложные и многовальные ГТУ. ГТУ замкнутого цикла.

3. КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГТУ. Воздушный компрессор. Процесс сжатия в ступени компрессора. Оптимальная степень сжатия осевого компрессора. Помпаж. Входной направляющий аппарат компрессора. Конструкция проточной части. Камеры сгорания ГТУ. Назначение и основные характеристики камер сгорания ГТУ. Конструкции камер сгорания (выносные, встроенные). Конструкции горелок: горелочный модуль пламенной трубы выносной КС; комбинированная горелка встроенной КС. ГТУ с двумя последовательными кольцевыми камерами сгорания. Газовая турбина. Процесс расширения газов в ступени турбины. Число ступеней ГТ. Конструкция роторов. Конструкции лопаток ГТ. Система охлаждения деталей газовой турбины. Схема охлаждения лопаток.

4. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМЫ ГТУ. Система смазочного и рабочего масла. Подшипники ротора ГТУ. Валоповоротное устройство. Устройство гидроподъема ротора. Система топливного газа. Подготовка и подача топлива к горелочным устройствам. Система охлаждения турбины. Система продувки компрессора (противопомпажная). Система очистки (промывки) компрессора. Система забора и подготовки воздуха, КВОУ. Система регулирования ГТУ.

5. КОТЛЫ УТИЛИЗАТОРЫ ДЛЯ ПГУ. Конструкция КУ, технические характеристики. КУ с одним и двумя контурами давлений пара. Горизонтальный трехконтурный КУ с промежуточным перегревом пара.

6. ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ ДЛЯ ПГУ. Особенности паровых турбин, работающих в составе ПГУ. Конструкции, технические характеристики.

2. СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ.

1. Принципиальная схема простейшей парогазовой установки утилизационного типа. Назначение ее элементов и описание работы.

2. Схемы ПГУ ТЭС малой, средней и большой мощности, состав оборудования и технические характеристики.

3. Термодинамические основы парогазовых циклов.

4. Принципиальные схемы ПГУ, оценка их экономических показателей.

5. Основные технические отличия, преимущества и недостатки схем ПГУ ТЭС в сравнении с обычными паросиловыми установками ТЭС.

6. Классификация ПГУ. ПГУ утилизационного типа.

7. Схема двухконтурной утилизационной ПГУ.

8. Схема трехконтурной ПГУ с промежуточным перегревом пара.

9. ПГУ со сбросом уходящих газов ГТУ в энергетический котел.

10. ПГУ с высоконапорным парогенератором.

11. Принципиальная схема ПГУ с вытеснением регенерации, основные преимущества и недостатки.

12. Схема монарной ПГУ, основные преимущества и недостатки.

13. ПГУ с энергетическим впрыском пара (после паровой турбины) в камеру сгорания ГТД.

14. Конструкция ГТУ открытого цикла с горением при постоянном давлении. Процесс в тепловых диаграммах.

15. Основные преимущества и недостатки ГТУ в сравнении с ПТУ. Пути совершенствования ГТУ и ПТУ.

16. Тепловые схемы, термодинамические циклы и характеристики газотурбинных установок.

17. Внутренние потери ГТУ. Определение внутреннего КПД ГТУ. Внешние потери ГТУ.

18. Идеальный и реальный циклы ГТУ в тепловых диаграммах. Термический КПД цикла ГТУ.

19. Энергетические газотурбинные установки с разомкнутым циклом.

20. Расчет основных характеристик ГТУ открытого цикла: определение удельной полезной работы и коэффициента полезной работы: термического КПД цикла; полезной мощности и КПД ГТУ.

21. Способы повышения экономичности ГТУ. Повышение , пути достижения.

22. Схема и цикл ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов.

23. Схема и цикл ГТУ со ступенчатым сжатием воздуха и промежуточным его охлаждением.

24. Схема и цикл ГТУ со ступенчатым сжиганием топлива в камерах сгорания.

25. ГТУ замкнутого цикла.

26. Конструктивная схема осевого компрессора ГТУ. Назначение и принцип работы ОК.

27. Схема ступени осевого компрессора. Процесс повышения давления воздуха в тепловой диаграмме. Треугольники скоростей.

28. Помпаж в осевом компрессоре ГТУ. Антипомпажные системы.

29. Назначение, конструкция, принцип работы входного направляющего аппарата осевого компрессора ГТУ.

30. Типы и конструкции камер сгорания энергетических ГТУ.

31. Выносные камеры сгорания ГТУ, их конструкции и принцип работы.

32. Встроенные кольцевые камеры сгорания ГТУ, их конструкции и принцип работы.

33. Горелочные устройства камер сгорания ГТУ.

34. Типы горелок, конструкции, принцип работы, режимы горения.

35. Способы подавления в уходящих газах.

36. Газовая турбина ГТУ. Основные отличия от паровой турбины. Конструкции газовых турбин.

37. Конструкция газовой турбины с охлаждением ее элементов потоками воздуха с компрессора.

38. Ступень газовой турбины: процесс в h,S-диаграмме, треугольники скоростей.

39. Лопатки газовых турбин (сопловые, рабочие): особенности конструкции, материалы, способы изготовления.

40. Конструкции охлаждаемых лопаток. Способы охлаждения лопаток ГТ.

41. Конструкции роторов ГТУ. Достоинства и недостатки отдельных конструкций. Одновальные, двух и трехвальные ГТУ.

42. Валоповоротное устройство. Устройство гидроподъема ротора. Назначение и конструкции.

43. Система топливного газа. Подготовка и подача топлива к горелочным устройствам.

44. Система продувки компрессора (противопомпажная). Назначение и конструкции.

45. Система очистки (промывки) компрессора.

46. Система забора и подготовки воздуха, КВОУ.

47. Конструкция одноконтурного горизонтального котла-утилизатора.

48. Конструкция двухконтурного котла-утилизатора.

49. Конструкция горизонтального трехконтурного котла-утилизатора с промежуточным перегревом пара.

50. Особенности паровых турбин, работающих в составе ПГУ. Конструкции, технические характеристики.

3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ.

1. Паровые и газовые турбины для электростанций: учебник для вузов. – 3-е изд., переработ. и доп. / А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний; под ред. А.Г. Костюка. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 556 с.

2. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. Уч. пос. для вузов. МЭИ. 2002.

3. Шелыгин Б.Л., Мошкарин А.В. Котлы-утилизаторы парогазовых установок электростанций. //ГОУВПО ИГЭУ. Иваново. 2012.

4. Барочкин Е.В., Панков С.А., Ледуховский Г.В. Общая энергетика: курс лекций. ИГЭУ, Иваново 2013.