5. Расчет теплотехнических параметров смеси, образовавшейся в результате горения.

1. Молекулярная масса газообразного продукта сгорания топлива (смеси газов)

- в камере сгорания:

;

- перед газовой турбиной:

_Г = ∑(_i × r_i) = μ_H2O × r_H2O + μ _RO2 × r_RO2 + μ _N2 × r_N2+ _В × r_B =

= 18,016 × r_H2O + 44,01 × r_RO2 + 28,15 × r_N2+ 28,97 × r_В = 18,016 × 0,0803 + 44,01 × 0,0324 +

+ 28,15 × 0,2429 + 28,97 × 0,6443 = 28,286 кг/кмоль.

2. Газовая постоянная газообразного продукта сгорания топливной смеси

- в камере сгорания:

R_Г = μR /μ_Г = 8,3145 /μ_Г = 8,3145 /28,049 = 0,2964 кДж/(кг∙К);

- перед газовой турбиной:

R_Г = μR /μ_Г = 8,3145 /μ_Г = 8,3145 /28,286 = 0,2939 кДж/(кг∙К).

3. Принимаем температуру газов перед газовой турбиной:

t = t₃ = 1210 ^OC.

4. По этой температуре, используя калькулятор для газов, находим молярные теплоёмкости

- водяных паров: C_{p H2O} = 46,951 кДж/(кмоль∙К);

- трёхатомных газов: C_{p RO2} = 58,447 кДж/(кмоль∙К);

- азота: C_{p N2} = 36,826 кДж/(кмоль∙К);

- воздуха: C_{p В} = 35,037 кДж/(кмоль∙К).

5. Молярная теплоёмкость газообразного продукта сгорания топлива (перед газовой турбиной):

C_{p 3} = r_H2O × C_pH2O + r_RO2 × C_pRO2 + r_N2 × C_pN2 + r_B × C_pВ=

= 0,0803 × 46,951 + 0,0324 × 58,447+ 0,2429 × 36,826 + 0,6443 ×

× 35,037= 37,183 кДж/(кмоль∙К).

6. Массовая теплоёмкость газообразного продукта сгорания топлива (перед газовой турбиной):

c_{p 3} = C_{p 3} / _Г = 37,183 / 28,286 = 1,3145 кДж/(кг∙К).

7. Массовая энтальпия газообразного продукта сгорания топлива:

h₃ = с_{p 3} × (t₃ + 273,15) = 1,2943 × (1210 + 273,15) = 1949,66 кДж/кг.

8. Плотность газообразного продукта сгорания топлива:

3. Тепловой расчёт газовой турбины (гт).

1. Расчёт параметров газа перед первой ступенью гт.

1. Температура газов перед газовой турбиной из расчёта камеры сгорания:

t = t₃ = 1210 ^OC.

2. Массовая теплоёмкость газообразного продукта сгорания топлива из расчёта камеры сгорания:

c_{p 3} = 1,3145 кДж/(кг∙К).

3. Массовая энтальпия газообразного продукта сгорания топлива из расчёта камеры сгорания:

h₃ = 1949,66 кДж/кг.

4. Плотность газообразного продукта сгорания топлива из расчёта камеры сгорания:

5. По температуре, используя калькулятор для газов, находим стандартные энтропии компонентов сгорания

- водяных паров: s⁰_{3 H2O} = 13,8778 кДж/(кг∙К);

- трёхатомных газов: s⁰_{3 RO2} = 6,6225 кДж/(кг∙К);

- азота: s⁰_{3 N2} = 8,5504 кДж/(кг∙К);

- воздуха: s⁰_{3 В} = 8,4314 кДж/(кг∙К).

6. Стандартная энтропия смеси газов на входе в газовую турбину:

s⁰₃ = r_H2O × s⁰_{3 H2O} + r_RO2 × s⁰_{3 RO2} + r_N2 × s⁰_{3 N2} + r_В × s⁰_{3 В} =

= 0,0803 × 13,8778 + 0,0324 6,6225 + 0,2429 × 8,5504 + 0,6443 × 8,4314 = 8,8382 кДж/(кг∙К).

7. Давление газа на входе в первую ступень газовой турбины, с учётом аэродинамических потерь в камере сгорания:

p₃ = p_{2 КС} × η^а_ЖТ = 14,678 × 0,778 = 11,419 бар,

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

8. Приращение энтропии:

∆s _2-3 = s⁰₃ – s⁰_{2 КС} = 8,8382 – 7,3372 = 1,501 кДж/(кг ∙ К).

9. Удельная энтропия:

s₃ = s_{2 КС} + ∆s_2-3 = 6,6636 + 1,501 = 8,1646 кДж/(кг ∙ К).