Кпд газовой турбины.

1. Относительный внутренний КПД с учётом охлаждения проточной части:

2. Снижение экономичности ГТ от охлаждения лопаточного аппарата:

∆ η^т_oi = η^т_oi – η^т_{oi ОХЛ} = 0,91 – 0,9089 = 0,0011.

3. Расчёт мощности гту. Компрессор

1. Плотность воздуха компрессора:

ρ _{2 (5)}= (p₂ × 10²) / (R_В × T₂ )=(5,954×10²)/(0,28715×435,15)=4,765 кг/м³;

ρ _{2 (7)} =(p₂ × 10²) / (R_В × T₂ )=(7,9597×10²)/(0,28715 ×471,35)=5,8809 кг/м³;

ρ _{2 (10)} =(p₂ × 10²) / (R_В × T₂ )=(10,968×10²)/(0,28715 ×515,25)=7,442 кг/м³;

ρ _{2 (15)} = ρ _{2 ВВТО} = (p₂ × 10²) / (R_В × T₂ )=(15,982 ×10²)/(0,28715×617,65)=9,0111 кг/м³.

2. Удельная теоретическая работа, затраченная компрессором (из расчёта компрессора): ℓ_{к t} = 321 кДж/кг.

3. Удельная теоретическая работа сжатия воздуха компрессора на охлаждение ГТ:

ℓ_{к t (5)} = 179,2 кДж/кг;

ℓ_{к t (7)} = 216,9 кДж/кг;

ℓ_{к t (10)} = 262,2 кДж/кг;

ℓ_{к t (15)} = ℓ_{к t ВВТО} = 321 кДж/кг.

Газовая турбина

1. Плотность воздуха при температуре рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ:

ρ _{4 В}=(p₄ × 10²) / (R_В × T_{4 t} )=(1,00685×10²)/(0,28715×812,2)=0,432 кг/м³.

2. Плотность газов за ГТ (на входе в КУ):

ρ _{Г КУ}=(p₄ × 10²) / (R_Г × T₄)=(1,00685×10²)/(0,2939× 756,35)=0,4528 кг/м³.

3. Средняя плотность газов камеры сгорания в ГТ:

ρ_СР^ГТ=(ρ₃ + ρ_{Г КУ})/2=(3,3673+0,4528)/2=2,9145 кг/м³.

4. Удельная работа воздуха охлаждения ГТД в теоретическом процессе:

ℓ_{t (5)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (5)}= 835,53 – 462,8=372,73 кДж/кг;

ℓ_{t (7)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (7)}= 835,53 – 506,11=329,42 кДж/кг;

ℓ_{t (10)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (10)}= 835,53 – 558,9=276,63 кДж/кг;

ℓ_{t (15)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (15)}= 835,53 – 620,4=215,13 кДж/кг;

ℓ_{t ВВТО}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 ВВТО}=835,53 - 424,6=410,93 кДж/кг.

5. Средняя плотность охлаждающего воздуха в ГТ:

ρ _{2 (5)}^ГТ= (ρ _{2 (5)} + ρ _{4 В})/2=(4,765+0,432)/2=2,5985 кг/м³;

ρ _{2 (7)}^ГТ= (ρ _{2 (7)} + ρ _{4 В})/2=(5,8809+0,432)/2=3,1565 кг/м³;

ρ _{2 (10)}^ГТ= (ρ _{2 (10)} + ρ _{4 В})/2=(7,442+0,432)/2=3,937 кг/м³;

ρ _{2 (15)}^ГТ= ρ _{2 ВВТО}^ГТ =(ρ _{2 (15)} + ρ _{4 В})/2=(9,0111+0,432)/2=4,7216/м³.

1. Оценка мощности первичных двигателей.

1. Действительная удельная работа газов в ГТ:

ℓ_Т= h₃ – h_{4 Г ОХЛ}=1949,66 – 936,94 = 1012,72 кДж/кг.

2. Электрическая мощность одной ГТУ:

3. Электрическая мощность паротурбинной установки:

4. Электрическая мощность ПГУ:

N_Э ^ПГУ = 2 × N_Э^ГТУ + N_Э ^ПТУ = 2 × 110 + 103,74 = 323,74 МВт.

2. Оценка расхода топлива на гту.

1. Массовый расход газов за ГТ:

2. Количество воздуха, минимально необходимое для полного горения

при  = 1:

L⁰= V⁰ ×(ρ_НВ / ρ _ПГ)=9,4012×(1,275/0,7231)=16,577 кг/кг.

3. Количество воздуха в продукте сгорания топлива:

∆L_B=∆V_B ×(ρ_НВ / ρ _ПГ)=5,6407×(1,275/0,7231)=9,946 кг/кг.

4. Расход топлива:

В_Т =G_Т / (1 + a_КС × L⁰)=193,989/(1+1,6×16,577) =7,048 кг/с.

5. Объемный расход топлива в КС при заданной электрической нагрузке ГТУ:

V_ПГ = B_Т / ρ _ПГ = 7,048/0,7231 = 9,747 м³/с.

3. Расчет расходов воздуха компрессора.

1. Суммарный массовый расход воздуха компрессора:

G_К^Д = G_Т – В_Т = 193,989 – 7,048 = 186,941 кг/с.

2. Приведенный расход воздуха компрессора:

G_{В ПР}= G × (p_ПР / p_Н) × [(z / z_ПР) × (R/R_ПР)×(T_Н/T_ПР)]^0,5=186,941×(1,013/0,99992)×[(0,28715/0,287)×(273,15/293)]^0,5 =

= 182,906 кг/с.

3. Суммарный объемный расход воздуха компрессора:

V_К^Д= G_К^Д / ρ_НВ=186,941/1,275=146,62 м³/с.

4. Объемные расходы воздуха, отбираемого из компрессора:

V_{ВО 5}^Д=0,0003 × V_К^Д=0,0003×146,62 = 0,04399 м³/с.

V_ВО7 ^Д=0,002 × V_К^Д=0,002×146,62 =0,29324 м³/с.

V_ВО10 ^Д=0,026 × V_К^Д=0,026×146,62 =3,81212 м³/с.

V_ВО15 ^Д=0,058 × V_К^Д=0,058×146,62 =8,50396 м³/с.

V_ВВТО ^Д=0,044 × V_К^Д=0,044×146,62 =6,45128 м³/с.

5. Массовые расходы воздуха, отбираемого из компрессора:

G_{ВО 5}^Д= V_{ВО 5}^Д × ρ _{2 (5)}^ГТ=0,04399×2,5985=0,114 кг/с.

G_{ВО 7}^Д= V_{ВО 7}^Д × ρ _{2 (7)}^ГТ=0,29324×3,1565=0,926 кг/с.

G_{ВО 10}^Д= V_{ВО 10}^Д × ρ _{2 (10)}^ГТ=3,81212×3,937=15,008 кг/с.

G_{ВО 15}^Д= V_{ВО 15}^Д × ρ _{2 (15)}^ГТ=8,50396×4,7216=40,152 кг/с.

G_ВВТО= V_ВВТО^Д × ρ _{2 ВВТО}^ГТ=6,45128×4,7216=30,460 кг/с.

6. Действительный массовый расход воздуха в КС:

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

= 186,941-(0,114+0,926+15,008+40,152+30,460)=100,281 кг/с.