Спецзадание Принципиальная схема пгу-325

№

Вещество

Молекулярная

формула

Объемная доля,

%

Плотность

ρ,

кг/м³

Теплота сгорания низшая (Q_H^С),

кДж/м³

Источник

1

Метан

СН₄

98,9

0,716

35800

[1, 3]

2

Этан

С₂Н₆

0,45

1,342

64600

[1, 3]

3

Пропан

С₃Н₈

0,01

1,967

91500

[1, 3]

4

Бутан

C₄H₁₀

0,02

2,593

119000

[1, 3]

5

Углекислый газ

CO₂

0,02

1,964

балласт, не окисляется

[1, 3]

6

Азот воздуха

N₂

0,63

1,257

балласт, окисляется с поглощением Q

[1, 3]

7

Кислород

О₂

0,78

1,428

Балласт, не окисляется

[1,3]

а) окружающая среда

1

Температура воздуха на входе в компрессор

t₁

^OC

0

t₁ = t_НВ

2

Давление окружающего воздуха (атмосферное)

p_НВ

бар

0,99992

Задано

3

Плотность наружного воздуха

_НВ

кг/м³

1,275

(p_НВ ∙ 10²) / (R_В ∙ T_НВ)

4

Относительная влажность воздуха

φ

%

70

Задано

б) компрессор

1

Степень необратимого адиабатного сжатия воздуха в компрессоре (относительное давление)

ε₁ = p₂ / p₁

–

17

[10]

2

Относительный внутренний КПД компрессора

η _oi ^к

–

0,87

[7]

в) камера сгорания

1

Тепловой КПД КС

η^Т_КС

–

0,975

Принято по рекомендациям [15, 28, 29]

2

Аэродинамический КПД КС

η^А_КС

–

0,985

Принято по рекомендациям [15, 28, 29]

3

Общий КПД КС

η_КС

–

0,96

η^Т_КС ∙ η^А_КС

г) газовая турбина

1

Электрическая мощность ГТУ (на клеммах генератора)

N_Э ^ГТУ

кВт

110 000

Задано

2

КПД проточной части ГТД

η^т_oi

–

0,91

Справочные данные:

0,85  0,91

3

Механический КПД ГТУ

η _М ^ГТ

–

0,98

[7]

4

КПД электрического генератора ГТУ

η _Г ^ГТ

–

0,983

[7]

5

Максимальная температура газов перед ГТ

t_{3 MAX}

^OC

1210,0

Технические условия на ГТД [8]

д) паровая турбина

1

Механический КПД паротурбинной установки

h_М

–

0,98

Данные [22]

2

Электрический КПД паротурбинной установки

h_ЭГ

–

0,983

Данные [22]

Параметры атмосферного воздуха на входе в КВОУ

1

Давление

p_НВ

бар

1,013

Исх. данные

2

Температура

t_НВ

^OC

15,0

Исх. данные

3

Плотность

ρ_НВ

кг/м³

1,226

ρ_НВ = (p_НВ ∙ 10²) / (R_В ∙ T_НВ)

Потери давления рабочего тела в ВЗТ

1

Потеря давления на фильтре грубой очистки

∆p_ФГО

бар

0,0028

По опытным данным

2

Потеря давления на фильтре тонкой очистки

∆p_ФТО

бар

0,001

По опытным данным

3

Потеря давления в воздуховоде ВЗТ

∆p_ВВ

бар

0,026

По опытным данным

4

Падение давления в конфузорном участке ВЗТ

∆p_КОНФ

бар

0,00098

По опытным данным)

5

Падение давления в участке ВНА

∆p

бар

0,029

принято по рекомендациям

6

Суммарные потери давления воздуха в ВЗТ

бар

0,05978

∆p_ФГО+∆p_ФТО+∆p_ВВ+ ∆p_КОНФ+∆p

Параметры воздуха на всасе компрессора (перед ВНА)

1

Давление воздуха на всасе компрессора

p₁

бар

0,94014

p₁= p_НВ -

2

Температура воздуха

t₁

(T₁)

^OC

(K)

-16

Таблицы, f(π_АТМ)

3

Теплосодержание

h₁

кДж/кг

256,8

Таблицы, f(t₁)

4

Стандартная энтропия

s⁰₁

кДж/(кг ∙ К)

6,5496

Таблицы, f(t₁)

5

Стандартное отношение относительных давлений

π₀₁

–

0,8044

Таблицы, f(t₁)

6

Стандартный (базовый) относительный объем

θ ₀₁

–

9163,6

Таблицы, f(t₁)

7

Удельная энтропия

s₁

кДж/(кг ∙ К)

6,5673

s⁰₁ – R ∙ ℓnp₁

8

Газовая постоянная

сухого воздуха

R

кДж/(кг ∙ К)

0,28715

Справочные данные

9

Удельный объем

v₁

м³/кг

0,78435

RT₁ / (p₁ ∙ 10²)

Расчетные величины воздуха за последней ступенью компрессора

в обратимом процессе без учета отбора воздуха из компрессора

1

Давление воздуха

p₂

бар

15,982

p₂ = ε₁ p₁

2

Относительное давление

ε₁

–

17

p₂ / p₁

3

Стандартное отношение относительных давлений

π_{02 t}

–

13,6748

π_{02 t} = π₀₁ ∙ ε₁

4

Стандартная энтропия

s⁰_{2 t}

кДж/(кг ∙ К)

7,362

Таблицы,

f(π_{02 t})

5

Стандартный (базовый) относительный объем

θ _02t

–

1200,8

Таблицы,

f(π_{02 t})

6

Температура воздуха

t_2t

(T_2t)

^OC

(K)

298,8

572

Таблицы,

f(π_{02 t})

7

Теплосодержание

h_2t

кДж/кг

577,8

Таблицы,

f(π_{02 t})

8

Фактическая удельная энтропия

s_2t

кДж/(кг ∙ К)

6,5673

s_2t = s₁

9

Удельный объем

v _2t

м³/кг

0,1028

v ₁ ∙ (θ _{02 t} / θ ₀₁)

10

Удельная работа компрессора в обратимом процессе без учета отбора воздуха из проточной части компрессора

ℓ_{к t}

кДж/кг

321

h_{2 t} – h₁

Расчетные величины воздуха за последней ступенью компрессора

в необратимом процессе без учета отбора воздуха из компрессора

1

Удельная работа компрессора в необратимом процессе

без учета отбора воздуха из проточной части компрессора

ℓ_к

кДж/кг

369

ℓ_{к t} / η^к_oi

2

Теплосодержание

h₂

кДж/кг

625,8

h₁ + ℓ_к

3

Температура воздуха

t₂

^OC

344,5

Таблицы,

f(h₂)

4

Давление на выходе из компрессора

p₂

бар

15,982

ε₁ ∙ p₁

5

Базовая энтропия

s⁰₂

кДж/(кг ∙ К)

7,442

Таблицы,

f(h_2t)

6

Изменение энтропии

∆s

кДж/(кг ∙ К)

0,08

s⁰₂ – s⁰_2t

7

Удельная энтропия

s₂

кДж/(кг ∙ К)

6,6473

s₁ + ∆s

Расчетные величины воздуха за пятой ступенью компрессора

1

Давление воздуха за ступенью

p_{2 (5)}

бар

5,954

p₁ + 5 ∙ ∆p_{СТ К}

2

Отношение давлений

ε_{1 (5)}

–

6,333

p_{2 (5)} / p₁

3

Базовое отношение относительных давлений

π_{02 t (5)}

–

5,0943

π₀₁ ∙ ε_{1 (5)}

4

Базовая энтропия

s⁰_{2 t (5)}

кДж/(кг ∙ К)

7,0781

Таблицы,

f(π_{02 t (5)})

5

Энтальпия в обратимом процессе

h_{2t (5)}

кДж/кг

436

Таблицы,

f(π_{02 t (5)})

6

Температура в обратимом процессе

t_{2t (5)}

^OC

(K)

162,2

435,35

Таблицы,

f(π_{02 t (5)})

7

Удельная работа в обратимом процессе

ℓ_{к t (5)}

кДж/кг

179,2

h_{2t (5)} – h₁

8

Удельная работа в необратимом процессе

ℓ_{к (5)}

кДж/кг

206

ℓ_{к t (5)} / η^к_oi

9

Энтальпия в необратимом процессе

h_{2 (5)}

кДж/кг

462,8

h₁ + ℓ_{к (5)}

10

Температура в необратимом процессе

t_{2 (5)}

^OC

(K)

187,5

Таблицы,

f(h_{2 (5)})

Расчетные величины воздуха за седьмой ступенью компрессора

1

Давление воздуха за ступенью

p_{2 (7)}

бар

7,9597

p₁ + 7 ∙ ∆p_{СТ К}

2

Отношение давлений

ε_{1 (7)}

–

8,466

p_{2 (7)} / p₁

3

Базовое отношение относительных давлений

π_{02 t (7)}

–

6,81

π₀₁ ∙ ε_{1 (7)}

4

Базовая энтропия

s⁰_{2 t (7)}

кДж/(кг ∙ К)

7,1615

Таблицы,

f(π_{02 t (7)})

5

Энтальпия в обратимом процессе

h_{2t (7)}

кДж/кг

473,7

Таблицы,

f(π_{02 t (7)})

6

Температура в обратимом процессе

t_{2t (7)}

^OC

(K)

198,2

471,35

f(π_{02 t (7)})

7

Удельная работа в обратимом процессе

ℓ_{к t (7)}

кДж/кг

216,9

h_{2t (7)} – h₁

8

Удельная работа в необратимом процессе

ℓ_{к (7)}

кДж/кг

249,3

ℓ_{к t (7)} / η^к_oi

9

Энтальпия в необратимом процессе

h_{2 (7)}

кДж/кг

506,11

h₁ + ℓ_{к (7)}

10

Температура в необратимом процессе

t_{2 (7)}

^OC

(K)

229,7

502,85

Таблицы,

f(h_{2 (7)})

Расчетные величины воздуха за десятой ступенью компрессора

1

Давление воздуха за ступенью

p_{2 (10)}

бар

10,968

p₁ + 10 ∙ ∆p_{СТ К}

2

Отношение давлений

ε_{1 (10)}

–

11,666

p_{2 (10)} /p₁

3

Базовое отношение относительных давлений

π_{02 t (10)}

–

9,384

π₀₁ ∙ ε_{1 (10)}

4

Базовая энтропия

s⁰_{2 t (10)}

кДж/(кг ∙ К)

7,2532

Таблицы,

f(π_{02 t (10)})

5

Энтальпия в обратимом процессе

h_{2t (10)}

кДж/кг

519

Таблицы,

f(π_{02 t (10)})

6

Температура в обратимом процессе

t_{2t (10)}

^OC

(K)

242,1

515,25

Таблицы,

f(π_{02 t (10)})

7

Удельная работа в обратимом процессе

ℓ_{к t (10)}

кДж/кг

262,2

h_{2t (10)} – h₁

8

Удельная работа в необратимом процессе

ℓ_{к (10)}

кДж/кг

301,4

ℓ_{к t (10)} / η^к_oi

9

Энтальпия в необратимом процессе

h_{2 (10)}

кДж/кг

558,9

h₁ + ℓ_{к (10)}

10

Температура в необратимом процессе

t_{2 (10)}

^OC

(K)

280

553,15

Таблицы,

f(h_{2 (10)})

Расчетные величины воздуха за последней ступенью компрессора

в необратимом процессе

с учетом отбора воздуха из проточной части компрессора

1

Относительное давление

ε₁

–

17

Исходные данные

2

Давление рабочего тела на выходе из компрессора

p₂

бар

15,982

ε₁ ∙ p₁

3

Удельная работа компрессора в необратимом процессе

ℓ_к

кДж/кг

363,6

(2.12)

4

Теплосодержание рабочего тела в конце процесса сжатия

h₂

кДж/кг

620,4

h₁ + ℓ_к

5

Температура воздуха

t₂

(T₂)

^OC

(K)

339,4

612,55

Таблицы,

f(h₂)

6

Базовая энтропия

s⁰₂

кДж/(кг ∙ К)

7,4335

Таблицы,

f(t₂)

7

Приращение энтропии

∆s

кДж/(кг ∙ К)

0,0715

s⁰₂ – s⁰_2t

8

Удельная энтропия

s₂

кДж/(кг ∙ К)

6,6388

s₁ + ∆s

9

Базовое отношение относительных давлений

π₀₂

–

17,5634

Таблицы,

f(t₂)

10

Теплоемкость

c_{P 2}

кДж/(кг ∙ К)

1,0535

Таблицы,

f(t₂)

Расчет параметров воздуха за компрессором

с учетом процессов в спрямляющем аппарате и диффузоре

1

Потеря давления в спрямляющем аппарате

∆p_СА

бар

0,048

по опытным данным)

2

Давление воздуха за спрямляющим аппаратом

p_{2 СА}

бар

15,934

p₂ – ∆p_СА

3

Степень повышения давления в выходном диффузоре компрессора

ε_{Д К}

–

1,01

По рекомендациям [13] :

ε_{Д К} = 1,01 1,1

4

Давление воздуха за выходным диффузором компрессора

p_{2 К}

бар

16,093

ε_{Д К} ∙ p_{2 СА}

5

Повышение давления в диффузоре

∆p_{Д К}

бар

0,159

p_{2 К} – p_{2 СА}

6

Изоэнтропийный перепад энтальпий в диффузоре

∆H_{Д К t}

кДж/кг

1,751

c_{P 2} ∙ T₂ ∙ (ε_{Д К} ^{(k – 1) / k} – 1)

7

КПД диффузора

η_Д

–

0,75

По рекомендациям:

η_Д = 0,6  0,8

8

Действительный тепловой перепад энтальпий в диффузоре

∆H_{Д К}

кДж/кг

2,335

∆H_{Д К t} / η_Д

Степени повышения давления воздуха в компрессоре

1

По параметрам между атмосферным давлением и давлением воздуха за выходным диффузором компрессора

ε_{1 НВ}

–

16,094

p_{2 К} / p_НВ

2

В лопаточном аппарате компрессора

ε_{1 ЛА}

–

16,9

p₂ / p₁

3

Собственно в компрессоре , то есть от входа в первую ступень до входа в камеру сгорания

ε_{1 К}

–

17,119

p_{2 К} / p₁

Воздух перед камерой сгорания

1

Энтальпия

h_{2 К}

кДж/кг

622,735

Из расчета компрессора:

h₂ + ∆H_{Д К}

2

Давление воздуха

p_{2 К}

бар

16,093

Из расчета компрессора:

ε_{Д К} ∙ p_{2 СА}

3

Температура воздуха

t_{2 К}

^OC

341,6

Из расчета компрессора,

по таблицам:

f(h_{2 К})

4

Стандартное относительное давление

π_{02 К}

–

17,795

Из расчета компрессора,

по таблицам:

f(h_{2 К})

5

Массовая удельная теплоемкость воздуха

c_{2 К}

кДж/(кг ∙ К)

1,0128

По таблицам:

f(h_{2 К})

или по формуле:

h_{2 К} / t_{2 К}

6

Плотность

ρ_{2 К}

кг/м³

9,116

(p_{2 К} ∙ 10²) / (R_В ∙ T_2К)

Воздух в камере сгорания

1

Потеря давления воздуха в жаровых трубах

p_{2 КС}

бар

1,415

Принято по проектным данным

2

Давление

p_{2В КС}

бар

14,678

p_{2 К} – p_{2 КС}

3

Относительное давление с учетом дросселирования воздуха в жаровых трубах

ε_{1 КС}

–

15,613

p_{2В КС} / p₁

4

Стандартное отношение относительных давлений

π_{02 КС}

–

12,559

π₀₁ ∙ ε_{1 КС}

5

Стандартная энтропия воздуха в камере сгорания

s⁰_{2 КС}

кДж/(кг ∙ К)

7,3372

Таблицы,

f(π_{02 КС})

6

Приращение энтропии

∆s_КС

кДж/(кг ∙ К)

0,0963

s⁰_{2 В} – s⁰_{2 КС}

7

Удельная энтропия

s_{2 КС}

кДж/(кг ∙ К)

6,6636

s₁ + ∆s_КС

8

Температура воздуха

t_{2В КС}

^OC

285,6

Таблицы,

f(π_{02 КС})

9

Энтальпия воздуха

h_{2В КС}

кДж/кг

564

Таблицы,

f(t_{2В КС})

10

Плотность воздуха

ρ_{2 В КС}

кг/м³

9,148

(p_{2В КС} ∙10² ∙) / (R_В ∙ T_{2В КС})

11

Массовая удельная теплоемкость воздуха

c_{В 2}

кДж/(кг ∙ К)

1,0414

Таблицы,

f(t_{2В КС})

Характеристики продуктов сгорания в жаровой трубе

1

Теоретический объём воздуха

V⁰

м³/м³

9,4012

(3.7)

2

Объем трехатомных газов

V_RO2

м³/м³

0,993

(3.8)

3

Объем азота

V_N2

м³/м³

7,4332

(3.9)

4

Объем водяных паров:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

V_H2О

м³/м³

2,2306

(3.10)

5

Коэффициент избытка воздуха в КС:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

_КС

 ₃

–

–

1,6

3,097

Здесь _КС –

в жаровых трубах.

Принято.

Примечание. Коэффициент избытка первичного воздуха (_КС) зависит от конструкции камеры сгорания и вида сжигаемого топлива. Обычно ₁ = 1,051,6.

6

Избыток воздуха:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

∆V_B

м³/м³

5,6407

19,7143

(3.12)

7

Суммарный объем продуктов полного сгорания топлива:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

V_Г

м³/м³

16,2975

30,5977

(3.13)

8

Коэффициент избытка воздуха за ГТД

 ₄

–

3,559

(3.14)

9

Влажность газа

d_г

г/м³

8,0

Исходные данные

Объемные доли продукта полного сгорания топливной смеси в жаровых трубах и перед первой ступенью

1

Трехатомный газ:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

r_RO2

–

0,0609

0,0324

V_RO2 / V_Г

2

Азот:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

r_N2

–

0,4561

0,2429

V_N2 / V_Г

3

Водяной пар:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

r_H2O

–

0,1369

0,0803

V_H2O / V_Г

4

Воздух:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

r_B

–

0,3461

0,6443

∆V_B / V_Г

Расчет теоретической температуры горения

1

Молекулярная масса газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов)

_Г

кг/кмоль

28,049

∑(_i ∙ r_i)

2

Газовая постоянная газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов):

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

R_Г

кДж/(кг∙К)

0,2964

0,2939

8,3145 /μ_Г

3

Молярная энтальпия газообразного продукта сгорания топлива, соответствующая теоретической температуре горения:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

H_Т

кДж/кмоль

(Q^Р_Н ∙ V_Н + H_ПГ(t_ПГ))∙1+ H_B(t_{2 В}) ∙ V⁰ ∙ ()

4

Молярная энтальпия водяных паров:

t = 600 ^OC

t = 650 ^OC

t = 700 ^OC

t = 750 ^OC

t = 800 ^OC

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H_H2O

кДж/кмоль

30763

32762

34793

36858

38954

41081

43240

45429

47648

49896

52172

54475

56805

59159

61539

63941

Таблицы,

H_H2O = f(t)

5

Молярная энтальпия трехатомных газов (подсчитано по CO₂):

t = 600 ^OC

t = 650 ^OC

t = 700 ^OC

t = 750 ^OC

t = 800 ^OC

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H_RO2

кДж/кмоль

35994

38645

41331

44048

46797

49569

52366

55187

58028

60889

63768

66664

69576

72502

75443

78396

Таблицы,

H_RO2 = f(t)

6

Молярная энтальпия азота:

t = 600 ^OC

t = 650 ^OC

t = 700 ^OC

t = 750 ^OC

t = 800 ^OC

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H_N2

кДж/кмоль

25934

27532

29147

30770

32409

34059

35723

37398

39083

40781

42487

44201

45922

47652

49391

51135

Таблицы,

H_N2 = f(t)

7

Молярная энтальпия воздуха:

t = 600 ^OC

t = 650 ^OC

t = 700 ^OC

t = 750 ^OC

t = 800 ^OC

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H_В

кДж/кмоль

26154

27777

29414

31066

32732

34410

36101

37802

39514

41233

42963

44701

46447

48200

49961

51728

Таблицы,

H_В = f(t)

8

Энтальпия газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов) при _КС = 1,6:

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H _Г

кДж/кмоль

36395,101

38220,347

40059,742

41912,923

43779,764

45659,065

47549,59

49450,813

51362,785

53286,187

55217,736

r_H2O ∙ H_H2O + r_RO2 ∙ H_RO2 + r_N2 ∙ H_N2 + r_B ∙ H_В

9

Энтальпия газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов) при _1СТ = 3,097:

t = 850 ^OC

t = 900 ^OC

t = 950 ^OC

t = 1000 ^OC

t = 1050 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

t = 1250 ^OC

t = 1300 ^OC

t = 1350 ^OC

H _Г

кДж/кмоль

35309,065

37064,645

38832,506

40612,921

42403,963

44206,849

46019,535

47841,746

49673,02

51514,193

r_H2O ∙ H_H2O + r_RO2 ∙ H_RO2 + r_N2 ∙ H_N2 + r_B ∙ H_В

10

Приращение температуры горения:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

t_Т

^OC

1331,4

897,02

Определяется интерполяцией при соблюдении условия:

H_Т = H_Г

11

Теоретическая температура горения:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

t_Т

^OC

t_{2 В} + t_Т

Расчет действительной температуры горения

1

Молярная энтальпия газообразного продукта сгорания топлива, соответствующая действительной температуре горения:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

H_Д

кДж/кмоль

[Q^Р_Н ∙ V_Н + H_B(t_{2 В}) + H_ПГ(t_ПГ)] ∙ η_ТП

Где: Q – кДж/м³; H – кДж/кмоль; V_Н = 22,414 м³/кмоль – объем 1 кмоля любого газа при НФУ;

η_ТП = 0,955 – КПД теплового процесса горения

2

Энтальпия газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов)

H ₃

кДж/кмоль

H₃ = H_Д

r_H2O ∙ H_H2O + r_RO2 ∙ H_RO2 + r_N2 ∙ H_N2 + r_B ∙ H_В .

ПРИМЕЧАНИЕ.

Алгоритм расчета аналогичен выше приведенному алгоритму расчета H_Г .

3

Приращение действительной температуры горения:

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

t_Д

^OC

1264,0

843,4

Определяется путем интерполяции при соблюдении условия:

H_Д = H₃

4

Действительная температура горения

(Действительная температура газов):

а) в камере сгорания

б) перед ГТ

t₃

^OC

1210

t_{2 В} + t_Д

5

Молярная теплоемкость водяных паров при

t = t₃ (перед ГТ)

C_pH2O

кДж/(кмоль∙К)

46,951

Таблицы,

C_pH2O = f(t)

6

Молярная теплоемкость трехатомных газов при

t = t₃ (перед ГТ)

C_pRO2

кДж/(кмоль∙К)

58,447

Таблицы,

C_pRO2 = f(t)

7

Молярная теплоемкость азота при

t = t₃ (перед ГТ)

C_pN2

кДж/(кмоль∙К)

36,826

Таблицы,

C_pN2 = f(t)

8

Молярная теплоемкость воздуха при

t = t₃ (перед ГТ)

C_pВ

кДж/(кмоль∙К)

35,037

Таблицы,

C_pВ = f(t)

9

Молярная теплоемкость газообразного продукта сгорания топлива

C_{p 3}

кДж/(кмоль∙К)

37,183

r_H2O ∙ C_pH2O + r_RO2 ∙ C_pRO2 + r_N2 ∙ C_pN2 + r_B ∙ C_pВ

10

Массовая теплоемкость газообразного продукта сгорания топлива (перед ГТ)

c_{p 3}

кДж/(кг∙К)

1,3145

C_{p 3} / _Г

11

Массовая энтальпия газообразного продукта сгорания топлива

h₃

кДж/кг

1949,66

H ₃ / _Г

12

Плотность газообразного продукта сгорания топлива

ρ₃

кг/м³

3,3673

(p_{2В КС} ∙10²) / (R_Г ∙ T₃)

Параметры газообразного продукта сгорания на входе в ГТД

1

Температура

t₃

^OC

1210

Из расчета КС

2

Массовая теплоемкость

c_{p 3}

кДж/(кг∙K)

1,3145

Из расчета КС

3

Массовая энтальпия

h₃

кДж/кг

1949,66

См. табл. 5

4

Плотность

ρ₃

кг/м³

3,3673

Из расчета КС

5

Стандартная массовая энтропия компонентов продуктов сгорания

s⁰_{3 RO2}

s ⁰_{3 H2O}

s ⁰_{3 N2}

s ⁰_{3 В}

кДж/(кг∙K)

13,8778

6,225

8,5506

8,4314

Таблицы,

s⁰₃ = f(t₃)

6

Стандартная энтропия смеси газов на входе в ГТД

s⁰₃

кДж/(кг ∙ К)

8,8382

r_H2O ∙ s⁰_{3 H2O} + r_RO2∙ s⁰_{3 RO2} + r_N2 ∙ s⁰_{3 N2} + r_В ∙ s⁰_{3 В}

7

Давление газа (продуктов сгорания) на входе в первую ступень ГТ, с учетом аэродинамических потерь в КС

p₃

бар

11,419

p_КС ∙ η^а_ЖТ ,

где: η^а_ЖТ = 0,778 – коэффициент аэродинамического сопротивления (аэродинамический КПД) жаровых труб камеры сгорания

8

Изменение энтропии в камере сгорания

∆s_2–3

кДж/(кг ∙ К)

1,501

s⁰₃ – s⁰_{2В КС}

9

Действительная энтропия на входе в ГТД

s₃

кДж/(кг ∙ К)

8,1646

s₂ + ∆s_2–3

Расчет давлений за последней ступенью ГТД и на входе в КУ

1

Перепад давлений в газовом тракте “выхлоп ГТД – атмосфера”

∆p_ГВТ

бар

(кПа)

0,017

1,74

Здесь принято по данным испытаний.

2

Давление газов за выходным диффузором ГТД

p_Н

бар

1,01692

p_НВ + ∆p_ГВТ

3

Степень повышения давления в диффузоре ГТД

ε_{Д ГТ}

–

1,01

Рекомендации:

1,01 1,1

4

Давление газов за последней ступенью ГТ

p₄

бар

1,00685

p_Н / ε_{Д ГТ}

5

Повышение давления в диффузоре

∆p_{Д ГТ}

бар

0,01007

p_Н – p₄

6

Степень расширения газов в ГТ (относительное давление)

ε₂

–

9,6916

p₃ / p₄

7

Потеря давления в диффузоре, соединяющем ГТ с КУ

∆p_ДИФ

бар

0,025

Принято по данным

испытаний:

0,02  0,03

8

Давление газов на входе в КУ

p_{4 КУ}

бар

0,98185

p₄ – ∆p_ДИФ

Оценка температуры газов на выходе из последней ступени ГТД в действительном процессе без учета воздуха на охлаждение проточной части

(рабочее тело ГТД – воздух)

1

Стандартная молярная энтропия перед ГТ

S⁰₃

кДж/(моль∙K)

244,259

Таблицы (атмосферный воздух):

f(t₃)

2

Универсальная газовая постоянная

μR

кДж/(моль∙K)

8,314

[3]

3

Стандартная молярная энтропия в конце изоэнтропийного процесса ГТ

S⁰_{4 t}

кДж/(моль∙K)

224,0689

S⁰₃ - μR ln (p₃ / p₄)

4

Температура рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ

t_{4 t}

^OC

539,05

Таблицы (атмосферный воздух):

f(S⁰_{4 t})

5

Энтальпия рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ

h_{4t В}

кДж/кг

835,53

Таблицы (атмосферный воздух):

f(S⁰_{4 t})

6

Удельная работа в теоретическом процессе

ℓ_{Т t}

кДж/кг

1114,13

h₃ – h_{4 t}

7

Удельная работа в действительном процессе

ℓ_Т

кДж/кг

1013,86

ℓ_{Т t} ∙ η^т_oi

8

Энтальпия рабочего тела в действительном процессе за последней ступенью ГТ

h₄

кДж/кг

935,8

h₃ – ℓ_Т

9

Теплосодержание трехатомных газов:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

h _RO2

кДж/кг

642,6

700,0

758,5

817,8

1449,0

1514,7

1580,9

Таблицы,

h _RO2 = f(t)

10

Теплосодержание водяных паров:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

h _H2O

кДж/кг

1385,2

1490,9

1598.3

1707,5

2895,9

3023,7

3152,9

Таблицы,

h _H2O = f(t)

11

Теплосодержание азота:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

h _N2

кДж/кг

754,5

809,5

865,1

921,3

1509,3

1570,2

1631,3

Таблицы,

h _N2 = f(t)

12

Теплосодержание воздуха:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t_4В = 545 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

t = 1100 ^OC

t = 1150 ^OC

t = 1200 ^OC

h_В

кДж/кг

738,1

792,4

841,9

847,3

902,8

1483,0

1543,0

1603,3

Таблицы,

h_В = f(t)

Примечание.

t_4В = 539 ^OC – температура рабочего тела за последней ступенью ГТД, смотри ниже.

13

Энтальпия газовой смеси:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

h_{4 Г}

кДж/кг

790,818

812,654

834,772

857,18

r_H2O ∙h _H2O + r_RO2 ∙h _RO2 + r_N2 ∙h _N2 + r_В ∙h_В

14

Температура рабочего тела за последней ступенью ГТД

t₄

^OC

629,2

Определяется путем интерполяции при условии:

h₄ = h_{4 Г}

Воздух ГТД

1

Теоретический объём воздуха, необходимый для сгорания 1 м³, то есть воздух принявший участие в реакции горения при  = 1

V⁰

м³/м³

9,4012

Определено при расчете КС

2

Коэффициент избытка воздуха в КС

_КС

–

1,6

Определено при расчете КС

3

Избыток воздуха в продукте сгорания топлива

∆V_B

м³/м³

5,6407

Определено при расчете КС

4

Доли воздуха, отбираемого из компрессора на охлаждение ГТД

после 5-ой ступени компрессора

β_{ВО 5}

%

0,03

после 7-ой ступени компрессора

β_{ВО 7}

%

0,2

после 10-ой ступени компрессора

β_{ВО 10}

%

2,55

после последней ступени компрессора через ВВТО

β_{ВО 15} + β_{ВВТО 15}

%

10,22

5,8 + 4,42

5

Суммарная доля воздуха отбираемого из компрессора на охлаждение ГТД

β

–

0,13

β_{ВО 5} + β_{ВО 7} + β_{ВО 10} + β_{ВО 15} + β_ВВТО

Инструкция по эксплуатации ГТД

6

Суммарный расход воздуха компрессора

V_К

м³/м³

17,2896

_КС ∙ V⁰ / (1 – β)

7

Объемные доли воздуха, поступающего в ГТД при температуре:

t = t₃

t = t_{2 (5)}

t = t_{2 (7)}

t = t_{2 (10)}

t = t_{2 В}

t = t_ВВТО = 150 ^ОС

r_ВКС

r_{ВО 5}

r_{ВО 7}

r_{ВО 10}

r_{ВО 15}

r_ВВТО

–

–

–

–

–

–

0,34611 0,00033

0,00212

0,02705

0,06153

0,04689

∆V_B / V_Г

β_{ВО 5} ∙ (V_К / V_Г)

β_{ВО 7} ∙ (V_К / V_Г)

β_{ВО 10} ∙ (V_К / V_Г)

β_{ВО 15} ∙ (V_К / V_Г)

β_ВВТО ∙ (V_К / V_Г)

8

Теплосодержания потоков воздуха охлаждения на входе в ступени ГТД в действительном процессе при температуре:

t = t₃

t = t_{2 (5)}

t = t_{2 (7)}

t = t_{2 (10)}

t = t_{2 В}

t = t_ВВТО = 150 ^ОС

h₃

h_{2 (5)}

h_{2 (7)}

h_{2 (10)}

h_{2 (15)}

h_{2 ВВТО}

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

1949,66

462,8

506,1

558,2 620,4

424,4

Таблицы, h = f(t)

Работа ГТД

1

Полезная работа, совершенная газом, поступающим из камеры сгорания в ГТД

ℓ_{т Г КС}

кДж/кг

1053,54

h₃ – (r_RO2 ∙h _RO2+ r_H2O ∙h _H2O+

r_N2 ∙h _N2 + r_ВКС ∙ h_{4 В} )

2

Работа, затраченная продуктами сгорания в ГТД на нагрев воздуха

(ℓ_т)_{В ОХЛ}

кДж/кг

40,82

r_{ВО 5} ∙( h_{4 В} – h_{2 (5)}) + r_{ВО 7} ∙ (h_{4 В} – h_{2 (7)}) + r_{ВО 10} ∙ (h_{4 В} – h_{2 (10)}) + r_{ВО 15} ∙ (h_{4 В} – h_{2 (15)}) + r_ВВТО ∙ (h_{4 В} – h_{2 ВВТО})

3

Действительная работа ГТД с учетов поступления воздуха на охлаждение проточной части ГТД

(ℓ_т)_ОХЛ

кДж/кг

1012,72

ℓ_{т Г КС} – (ℓ_т)_{В ОХЛ}

4

Энтальпия газов за последней ступенью ГТД с учетом охлаждения проточной части

h_{4 ОХЛ}

кДж/кг

936,94

h_4СМ = h_{4 ОХЛ}

Расчет температуры газообразного продукта сгорания топливной смеси на выходе из последней ступени ГТД (t₄) с учетом воздуха на охлаждение проточной части

1

Теплосодержание трехатомных газов:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

h _RO2

кДж/кг

642,6

700,0

758,5

817,8

Таблицы,

h _RO2 = f(t)

2

Теплосодержание водяных паров:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

h _H2O

кДж/кг

1385,2

1490,9

1598,3

1707,5

Таблицы,

h _H2O = f(t)

3

Теплосодержание азота:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

h _N2

кДж/кг

754,5

809,5

865,1

921,3

Таблицы,

h _N2 = f(t)

4

Теплосодержание воздуха:

t =450 ^OC

t =500 ^OC

t = 550 ^OC

t = 600 ^OC

h_В

кДж/кг

738,1

792,4

847,3

902,8

Таблицы,

h_В = f(t)

Энтальпия газовой смеси

h_{4 Г ОХЛ}

кДж/кг

936,94

r_H2O ∙h _H2O + r_RO2 ∙h _RO2 + r_N2 ∙h _N2 + r_В ∙ h_{4 В} + h_{4 В} ∙ ∑r_i

5

Температура рабочего тела за последней ступенью ГТД

t₄

^OC

483,4

Определяется путем интерполяции при условии:

h_{4 ОХЛ} = h_{4 Г ОХЛ}

КПД ГТД

1

Относительный внутренний КПД с учетом охлаждения проточной части

(η^т_oi)_ОХЛ

–

0,9089

(ℓ_т)_ОХЛ / ℓ_{Т t} ,

где:

(ℓ_т)_ОХЛ = 762,237;

ℓ_{Т t} = 891,8.

2

Снижение экономичности ГТД от охлаждения лопаточного аппарата

∆ η^т_oi

–

0,0011

η^т_oi – (η^т_oi)_ОХЛ

а) компрессор

1

Энтальпия воздуха на входе в камеру сгорания,

h_B

кДж/кг

Определено при расчете компрессора

2

Плотность воздуха компрессора при температуре:

t = t_{2 (5)}

t = t_{2 (7)}

t = t_{2 (10)}

t =t_{2 (15)} = t_{2 В}

t = t_ВВТО = 150 ^ОС

ρ _{2 (5)}

ρ _{2 (7)}

ρ _{2 (10)}

ρ _{2 (15)}

ρ _{2 ВВТО}

кг/м³

4,765

5,8809

7,442

9,0111

9,0111

По формуле:

(p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ )

3

Удельная теоретическая работа, затраченная компрессором

ℓ_{к t}

кДж/кг

321

См. расчет компрессора

4

Удельная теоретическая работа сжатия воздуха компрессора на охлаждение ГТ

ℓ_{к t (5)}

кДж/кг

179,2

См. расчет компрессора

ℓ_{к t (7)}

кДж/кг

216,9

ℓ_{к t (10)}

кДж/кг

262,2

ℓ_{к t 15}

кДж/кг

321

ℓ_{к t ВВТО}

кДж/кг

321

б) камера сгорания

1

Коэффициент избытка воздуха в жаровых трубах камеры сгорания

_ЖТ

–

См. расчет КС

в) газовая турбина

1

Энтальпия газов на входе в ГТ (в камере сгорания), соответствующая действительной температуре горения

h₃

кДж/кг

1949,66

Определено при расчете ГТ

2

Энтальпия рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ

h_{4 t}

кДж/кг

936,94

Из расчета ГТД

3

Температура воздуха в конце изоэнтропийного процесса ГТ

t_{4 t}

^OC

483,4

Из расчета ГТД

4

Давление за последней ступенью ГТ

p₄

бар

1,00685

Из расчета ГТД

5

Плотность воздуха при температуре рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ

ρ _{4 В}

кг/м³

0,432

По формуле:

(p₄ ∙ 10²) / (R_В ∙ T_{4 t} )

6

Плотность продукта сгорания на входе в ГТ

ρ₃

кг/м³

3,637

Из расчета КС

7

Плотность газов за ГТ (на входе в КУ)

ρ_{Г КУ}

кг/м³

0,4528

Из расчета ГТД

8

Средняя плотность газов камеры сгорания в ГТ

ρ_СР^ГТ

кг/м³

2,9145

(ρ₃ + ρ_{Г КУ})/2

9

Удельная работа в ГТ продукта камеры сгорания в теоретическом процессе

ℓ_{т t}

кДж/кг

1114,13

Из расчета ГТД:

h₃ – h_{4 t}

10

Теплосодержания потоков воздуха компрессора на входе в ступени ГТД в действительном процессе при температуре:

t = t_{2 (5)}

t = t_{2 (7)}

t = t_{2 (10)}

t = t_{2 В}

t = t_ВВТО = 150 ^ОС

h_{2 (5)}

h_{2 (7)}

h_{2 (10)}

h_{2 (15)}

h_{2 ВВТО}

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

1949,66

462,8

506,1

558,2

620,4

620,4

Из расчета ГТД

11

Удельная работа воздуха охлаждения ГТД в теоретическом процессе

ℓ_{t (5)}^ГТ

ℓ_{t (7)}^ГТ

ℓ_{t (10)}^ГТ

ℓ_{t (15)}^ГТ

ℓ_{t ВВТО}^ГТ

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

кДж/кг

372,73

329,42

276,63

215,13

410,93

h_{2 (5)} – h_{4 t}

h_{2 (7)} – h_{4 t}

h_{2 (10)} – h_{4 t}

h_{2 (15)} – h_{4 t}

h_{2 ВВТО} – h_{4 t}

12

Средняя плотность охлаждающего воздуха в ГТ

ρ _{2 (5)}^ГТ

ρ _{2 (7)}^ГТ

ρ _{2 (10)}^ГТ

ρ _{2 (15)}^ГТ

ρ _{2 ВВТО}^ГТ

кг/м³

2,5985

3,1565

3,937

4,7216

По формуле:

ρ _{2 (5)} + ρ _{4 В} .

Здесь: ρ _{2 ВВТО}^ГТ = ρ _{2 (15)}^ГТ

Оценка мощностей первичных двигателей ПГУ

1

Действительная удельная работа газов

в ГТ

ℓ_Т

кДж/кг

1012,72

h₃ – h_{4 Г ОХЛ}

3

Электрическая мощность одной ГТУ

N_Э ^ГТУ

МВт

110,0

Задано

4

Электрическая мощность паротурбинной установки

N_Э ^ПТУ

МВт

103,74

Из расчета ПТ

5

Электрическая мощность ПГУ

N_Э ^ПГУ

МВт

323,74

2×N_Э^ГТУ + N_Э ^ПТУ

Оценка расхода топлива на ГТУ

1

Массовый расход газов за ГТ

G_Т

кг/с

193,989

N_Э ^ГТУ / [(ℓ_Т – 1/(1 – β) ∙ ℓ_{к t} / η_OI ^К) ∙ η _М ^ГТ ∙ η _Г ^ГТ]

2

Количество воздуха, минимально необходимое для полного горения при  = 1

L⁰

кг/кг

16,577

V⁰ ∙(ρ_НВ / ρ _ПГ),

где при НФУ:

ρ_НВ = 1,226;

ρ _ПГ = 0,716.

3

Количество воздуха в продукте сгорания топлива

∆L_B

кг/кг

9,946

∆V_B ∙(ρ_НВ / ρ _ПГ),

где при НФУ:

ρ_НВ = 1,226;

ρ _ПГ = 0,716.

4

Расход топлива

В_Т

кг/с

7,048

G_Т / (1 + a_КС ∙ L⁰)

5

Объемный расход топлива в КС при заданной электрической нагрузке ГТУ

V_ПГ

м³/с

9,747

B_Т / ρ _ПГ

при ρ _ПГ = 0,716 кг/м³

Расчет расходов воздуха компрессора

1

Суммарный массовый расход воздуха компрессора

G_К^Д

кг/с

186,941

(G_Т – В_Т)

2

Приведенный расход воздуха компрессора

G_{В ПР}

кг/с

182,906

G ∙ (p_ПР / p_Н) ∙ [(z / z_ПР) ∙ (R / R_ПР) ∙ (T_Н / T_ПР)]^0,5,

где:

p_ПР = 1,013 бар; T_ПР = 293 K;

R_ПР = 0,287 кДж/(кг∙K);

z / z_ПР =1.

3

Суммарный объемный расход воздуха компрессора

V_К^Д

м³/с

146,62

G_К^Д / ρ_НВ

4

Объемные расходы воздуха, отбираемого из компрессора:

V_{ВО 5}^Д

м³/с

0,04399

0,0003 ∙ V_К^Д

V_ВО7 ^Д

м³/с

0,29324

0,002 ∙ V_К^Д

V_ВО10^Д

м³/с

3,81212

0,026 ∙ V_К^Д

V_ВО15^Д

м³/с

8,50396

0,058 ∙ V_К^Д

V_ВВТО^Д

м³/с

6,45128

0,044 ∙ V_К^Д

5

Массовые расходы воздуха, отбираемого из компрессора:

G_{ВО 5}^Д

кг/с

0,114

V_{ВО 5}^Д ∙ ρ _{2 (5)}^ГТ

G_ВО7 ^Д

кг/с

0,926

V_ВО7 ^Д ∙ ρ _{2 (7)} ^ГТ

G_ВО10^Д

кг/с

15,008

V_ВО10^Д ∙ ρ _{2 (10)} ^ГТ

G_ВО15^Д

кг/с

40,152

V_ВО15^Д ∙ ρ _{2 (15)} ^ГТ

G_ВВТО^Д

кг/с

30,460

V_ВВТО^Д ∙ρ _{2 ВВТО} ^ГТ

6

Действительный массовый расход воздуха в КС

G_{В КС}

кг/с

100,281

G_К^Д – (G_{ВО 5}^Д + G_ВО7 ^Д + G_ВО10^Д + G_ВО15^Д + G_ВВТО^Д)

Расчет внутренней мощности компрессора

1

Теоретическая мощность, затраченная на воздух, поступающий в КС

N _{О В КС}

кВт

32190,2

G_{В КС} ∙ ℓ_{к t}

2

Теоретическая мощность, затраченная на потоки воздуха охлаждения ГТД

N _О^К ₍₅₎

кВт

19,6

G_{ВО 5}^Д ∙ ℓ_{к t (5)}

N _О^К ₍₇₎

кВт

200,8

G_ВО7 ^Д ∙ ℓ_{к t (7)}

N _О^К ₍₁₀₎

кВт

3935,1

G_ВО10^Д ∙ ℓ_{к t (10)}

N _О^К ₍₁₅₎

кВт

12888,8

G_ВО15^Д ∙ ℓ_{к t 15}

N _О^К _ВВТО

кВт

9777,7

G_ВВТО^Д ∙ ℓ_{к t ВВТО}

3

Суммарная мощность воздуха охлаждения

∑(N _{О В ОХЛ})_I

кВт

26822

N _О^К ₍₅₎ + N _О^К ₍₇₎ + N _О^К ₍₁₀₎ + N _О^К ₍₁₅₎ + N _О^К _ВВТО

4

Внутренняя мощность компрессора

N_I ^К

кВт

67830,1

(N _{О В КС} - ∑(N _{О В ОХЛ})_I) / η_OI ^К

Расчет мощности газовой турбины

1

Электрическая мощность газовой турбины

N_Э ^ГТ

кВт

177830,1

N_Э ^ГТУ + N_I ^К

2

Теоретическая мощность, развиваемая газами камеры сгорания

N_{O КС}

кВт

229921,8

[N_Э ^ГТ/ η_КС – ∑(N _{О В ОХЛ})_I ]/(η_OI ^ГТ ∙ η _М ^ГТ ∙ η _Г ^ГТ)

3

Теоретическая мощность газовой турбины

N_O ^ГТ

кВт

203099,8

N_{O КС} + ∑(N _{О В ОХЛ})_I

4

Количество теплоты, полученное газами в камере сгорания

Q_КС

кДж/с

N_O ^ГТ / η_КС

Расчет экономических показателей ГТУ

1

Удельный расход действительного топлива на ГТУ

b_Т^ГТУ

г / (кВт∙ч)

230,7

3600 ∙ (B_Т ∙ 1000)/ N_Э ^ГТУ

2

Расход условного топлива на ГТУ

B_У.Т.

кг/с

11,806

B_Т ∙ Q^Р_Н / Q _У.Т. , где Q _У.Т. = 29300 кДж/кг

Примечание. Точнее Q _У.Т. = 29307,6 кДж/кг, однако в расчетах обычно принимают 29300 кДж/кг.

3

Удельный расход условного топлива на ГТУ

(b_Т^ГТУ)_У.Т.

г / (кВт∙ч)

386

3600 ∙ (B_У.Т. ∙ 1000)/ N_Э ^ГТУ

4

Абсолютный (термический) КПД обратимого цикла ГТУ

η_t^ГТУ

–

0,578

[(h₃ – h_{4 t}) – (h_{2 t} – h₁)] / (h₃ – h_{2 t})

5

Относительный внутренний КПД необратимого (реального) цикла ГТУ

η_i ^ГТУ

–

0,465

[(h₃ – h_{4 t}) ∙ η_OI ^ГТ – (h_{2 t} – h₁) / η_OI ^К] / [h₃ – h₂) / η_КС]

6

Относительный эффективный КПД ГТУ

η _ОЕ ^ГТУ

–

0,456

η_i ^ГТУ ∙ η _М ^ГТУ

7

Относительный электрический КПД ГТУ

η_ОЭ^ГТУ

–

0,448

η_i^ГТУ∙η _М ^ГТУ∙η _Г ^ГТУ

Вода, пар

1

Давление в барабане контура НД

(давление в интегрированном деаэрационном устройстве КУ)

p_БНД

бар

7,26

Задано (см. характеристики КУ)

2

Давление в барабане контура ВД

p_БВД

бар

75,41

Задано (см. характеристики КУ)

3

Давление основного конденсата на стороне напора КЭН

p _КЭН

бар

24,0

По характеристикам КЭН,

p _КЭН = f(G_ПВ)

4

Потеря давления основного конденсата в КПУ

∆ p_КПУ

бар

1,0

Согласно рекомендаций

[19, 20]

5

Давление питательной воды на выходе из узла смешения ГПК

(на входе в КУ)

p_{ПВ до ГПК}

бар

23

p _{ПВ до ГПК} =

p _КЭН – ∆ p_КПУ

≈ p _КЭН

6

Температура основного конденсата за конденсатором паровой турбины

t_ОК

^OC

9

Определяется по характеристикам конденсатора,

t_ОК =f(t _НВ)

7

Величина подогрева основного конденсата в КПУ

∆ t _КПУ

^OC

4,0

Рассчитывается или принимается [19, 20]

8

Температура основного конденсата за конденсатором пара уплотнений (КПУ)

t _{за КПУ}

^OC

13

t _{за КПУ} =

t_ОК + ∆ t _КПУ

9

Температура питательной воды на входе в ГПК КУ

t _{до ГПК}

^OC

65

Принято из условия:

t _{до ГПК} ≥ 60 ^OC

10

Расход пара в коллектор СН из контура НД

D_СН

%

3

Требования [19, 20]: не более 3 %

11

Теплосодержание питательной воды на выходе из узла смешения ГПК

h _{до ГПК}

кДж/кг

272,2

Таблицы воды и пара,

h _{до ГПК} = hs(t_{до ГПК} , p _{ПВ до ГПК})

Температурные напоры в пинч-пунктах

1

Температурный напор

в пинч-пункте на выходе

питательной воды

из ГПК

δt_ГПК

^OC

1015

Требования

[19, 20]

2

Температурный напор

в пинч-пункте на выходе

пара контура НД

из пароперегревателя НД

δt_ППНД

^OC

1015

Требования

[19, 20]

3

Температурный напор

в пинч-пункте на входе

питательной воды

в экономайзер ВД

δt_ЭВД

^OC

1015

Требования

[19, 20]

4

Температурный напор

в пинч-пункте на выходе

пара контура ВД

из пароперегревателя ВД

δt_ППВД

^OC

45

Рекомендации

[19, 20]:

40  50 ^OC. Принято по данным эксплуатации.

Газ на входе в котел-утилизатор

1

Массовый расход газов в КУ

G_{Г КУ}

кг/с

241,18

2∙(G_К^Д + B_Т)

2

Плотность газов на входе в КУ

ρ_{Г КУ}

кг/м³

0,4528

Из расчета ГТД

3

Коэффициент избытка воздуха на входе в КУ

₄

–

3,559

Из расчета ГТД

4

Давление газов на входе в КУ

p_{4 КУ}

бар

1,00685

Из расчета ГТД

5

Удельная изобарная теплоемкость газов

на входе в КУ

c_{pг 4}

кДж/(кг ∙ К)

1,238

Из расчета ГТД

6

Температура газов на входе в КУ

θ_{4 КУ}

^OC

483,4

Из расчета ГТД

θ_{4 КУ} = t_{4 КУ}

7

Энтальпия газов на входе в КУ (за диффузором)

I_Д

кДж/кг

936,94

Из расчета ГТД

Газ на выходе из котла-утилизатора

1

Температура газов на выходе из КУ

θ _УХ

^OC

100

Из условия, что температура конденсата перед ГПК равна 65 ^OC

2

Удельная изобарная теплоемкость газов

на выходе из КУ

c_{p УХ. Г}

кДж/(кг ∙ К)

1,0546

c_{p УХ. Г} = f(θ _УХ)

3

Энтальпия газов на выходе из КУ при θ _УХ

I_УХ

кДж/кг

393,52

θ _УХ ∙ c_{p УХ. Г}

4

Энтальпия газов на выходе из КУ при t_НВ

I_{Г НВ}

кДж/кг

288,06

t_НВ ∙ c_{p УХ. Г} ,

где t_НВ = 15 ^OC

5

Аэродинамическое сопротивление

собственно КУ

∆p_КУ

бар

0,0086

Принято по данным испытаний. Рекомендации: 0,020,03 .

Расчет процесса в питательном электронасосе (ПЭН)

1

Параметры питательной воды на входе в ПЭН

t^’_БНД

h^’_БНД

υ^’_БНД

^OC

кДж/кг

м³/кг

166,45

703,65

0,0011098

Таблицы воды и пара,

f(p_БНД)

2

Плотность питательной воды

ρ^’_БНД

кг/м³

901,06

ρ^’_БНД = 1/ υ^’_БНД

3

Высота столба воды на стороне всасывания

H_ПЭН

м

22,0

Задано

4

Кавитационный запас насоса

∆ p_ВС

кПа

10,0

Принято по нормам

[19, 20]

5

Давление ПЭН

∆p_ПЭН

кПа

70,828

Паспортные данные насоса

6

Давление питательной воды на стороне всасывания питательного насоса

p_{ВС ПЭН}

кПа

9,122

(6.3)

7

Температура питательной воды на стороне всасывания насоса

t_{ВС ПЭН}

^OC

166,45

t_{ВС ПЭН} = t^’_БНД

8

Удельный объем воды на стороне всасывания насоса

υ_ВС

м³/кг

0,0011097

Таблицы воды и пара,

υ_ВС = hs(p_{ВС ПЭН} , t_{ВС ПЭН})

9

Энтропия воды на стороне всасывания насоса

s_ВС

кДж/(кг∙K)

2,0068

Таблицы воды и пара,

s_ВС = hs(p_{ВС ПЭН} , t_{ВС ПЭН})

10

Давление питательной воды на стороне напора питательного насоса

p_ПЭН

кПа

7541

p_БНД + ∆p_ПЭН

(p_ПЭН = p_{Н ПЭН})

11

Температура питательной воды на стороне напора питательного насоса

t_ПЭН

^OC

167,3

Таблицы воды и пара,

t_ПЭН = t_{Н ПЭН} = hs(s_ВС , p_{Н ПЭН})

12

Удельный объем воды на стороне напора насоса

υ_Н

м³/кг

0,0011057

Таблицы воды и пара,

υ_Н = hs(p_{Н ПЭН} , t_{Н ПЭН})

13

Средний удельный объем воды в насосе

υ_ПЭН

м³/кг

0,0011077

υ_ПЭН = (υ_ВС + υ_Н)/2

14

КПД питательного насоса

η _е^ПЭН

–

0,84

Справочные (паспортные) данные

15

Повышение энтальпии воды в насосе

∆h_ПЭН

кДж/кг

8,49

(6.2)

16

Теплосодержание питательной воды на стороне напора

h_ПЭН

кДж/кг

712,14

h^’ _БНД + ∆h_ПЭН

Расчет расхода и параметров пара, генерируемого контуром ВД

1

Температура газов за поверхностью ИВД

θ_ИВД

^OC

179,3

t_ПЭН + δt_ЭВД

2

Энтальпия газов за поверхностью ИВД

I _{за ИВД}

кДж/кг

560,13

c_{pг 4} ∙ θ_ЭВД

3

Температура пара контура ВД (за ППВД)

t_{КУ ВД}

^OC

528,4

θ_{4 КУ} + δt_ППВД

4

Теплосодержание пара контура ВД (за ППВД)

h_{КУ ВД}

кДж/кг

3474,1

Таблицы воды и пара,

hs(p_БВД , t_{КУ ВД})

5

Расход пара контура ВД

D_{КУ ВД}

кг/с

33,23

(6.6)

Параметры пара перед СК ВД паровой турбины

1

Давление

p_{О ВД}

бар

68,6

p_{О ВД} = p_ППВД

2

Температура

t_{О ВД}

^OC

473,4

t_{О ВД} =

t_{4 КУ} – 10 ^OC

(Примечание. Вследствие тепловых потерь в паропроводах от КУ до ПТ)

3

Теплосодержание

h_{О ВД}

кДж/кг

h_{О ВД} = h_{КУ ВД}

Оценка расхода питательной воды в КУ

1

Доля непрерывной продувки из барабана ВД

α _{ПР БВД}

%

1,0

[19, 20]

2

Доля непрерывной продувки из барабана НД

α _{ПР БНД}

%

1,0

[19, 20]

3

Доля паро-производительности контура НД от паро-производительности контура ВД

α _{КУ ВД}

%

0,319

По данным

[12],

(см. приложение)

4

Расход питательной воды на КУ

W_ПВ

кг/с

44,268

(6.11)

Принимается в первом приближении, далее уточняется

Расчет РНП ВД

1

Расход продувочной воды из БВД

W_{ПР БВД}

кг/с

0,3323

(6.12)

2

Теплосодержание продувочной воды БВД

h^’_БВД

кДж/кг

1294,7

Таблицы воды и пара,

h^’_БВД = hs(p_БВД)