- •Оглавление
- •1.1О методиках анализа эффективности цикла………………..……...4
- •1.2Циклы газотурбинных установок…………………………………....6
- •1.3Расчёт циклов гту……………………………………………………..8
- •1.3.2 Процесс 2-3……………………………………………………………...13
- •1.3.3 Процесс 3-4……………………………………………………………...13
- •1.3.4. Процесс 4-1…………………………………………………………… .13
- •Введение
- •1. Расчет принципиальных схем газотурбинных установок.
- •1.1. О методиках анализа эффективности цикла
- •1.2. Циклы газотурбинных установок
- •1.3. Расчёт циклов гту
- •1.3.1. Процесс 1-2 адиабатный.
- •1.3.2. Процесс 2-3 изобарный
- •1.4 Расчет параметров необратимого цикла.
- •1.5 Расчет цикла с регенерацией теплоты.
- •1.6 Анализ полученных результатов на основе основных уравнений для регенератора.
- •1.7. Связь эффективности термодинамических циклов с производством энтропии.
- •Заключение
- •Литература
1.3.1. Процесс 1-2 адиабатный.
При адиабатном процессе , тогда
, кДж
Запишем уравнение первого закона:
, (5)
Где - изменение энтальпии, кДж;
- работа, кДж
Техническая работа затрачивается на увеличение энтальпии в процессе 1-2:
. (6)
Из уравнения 6 найдем техническую работу:
кДж/кг.
Работа сжатия в адиабатном процессе определяется по формуле:
. (7)
Подставляя значения в уравнение 7, получим:
кДж/кг.
1.3.2. Процесс 2-3 изобарный
Определим, сколько подвели теплоты:
(8)
Тогда = кДж/кг.
Техническая работа в изобарном процессе равна 0 кДж: кДж. Найдем работу расширения:
кДж/кг. 1.3.3. Процесс 3-4 адиабатный (аналогично 1.3.1)
кДж,
кДж/кг.
1.3.4. Процесс 4-1 изобарный (аналогично 1.3.2) кДж/кг
кДж/кг
Определим термический КПД всего цикла по формуле:
(9)
Тогда .
Определим зависимость η1=
. (10)
Расчеты приведены в таблице 1:
ТАБЛИЦА 1
|
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
,100% |
|
|
|
|
|
Термический КПД увеличивается с увеличением степени сжатия.
1.4 Расчет параметров необратимого цикла.
Цикл является необратимым, если он не состоит из обратимых процессов;
Энтропия системы при осуществлении такого цикла возрастает. Также необратимый процесс - это процесс, при проведении которого в прямом и обратном направлениях система не возвращается в исходное состояние.
В необратимом цикле теплота q1 проводится от источника к
рабочему телу при условии ,а теплота может быть передана в
атмосферу от рабочего тела ,причем .Найдем начальные параметры воздуха.
Внутренний относительный КПД компрессора определяется по формуле:
,
где
- удельная изобарная теплоемкость, кДж/кг∙
- температура необратимого процесса в точке 2,K
Формулы 11 определяем температуру :
Аналогично определяем , взяв внутренний относительный КПД для турбины:
.
Определим все параметры воздуха в характерных точках.
Удельный объем определяем из уравнения состояния 2. Расчеты приведены в таблице 2.
ТАБЛИЦА 2.
|
1 |
2Д |
3 |
4Д |
T,K |
|
|
|
|
P,105 Па |
|
|
|
|
, м3/кг |
|
|
|
|
Определяем подведенное количество теплоты и отведенное по формулам:
(13)
. (14)
Рассмотрим процесс д адиабатное сжатие (сжатие в компрессоре). В
этом процессе , следовательно, определяем работу техническую и работу
сжатия по формулам аналогичным формулам (6) и (7).
Далее рассмотрим процесс адиабатного расширения 3-4д (процесс,
происходящий в газовой турбине), расчет ведется аналогично процессам подвода и отвода теплоты. В этих случаях техническая работа равна нулю, т.к. поток газа не совершает данную работу. Будет иметь место работа сжатия и работа расширения ( д): определяем по формуле:
(15)
Расчеты приведены в таблице 3.
ТАБЛИЦА 3.
|
1-2д |
2Д-3 |
3-4Д |
4д-1 |
q, кДж/кГ |
|
|
|
|
,кДж/кг |
|
|
|
|
, кДж/кг |
|
|
|
|
Получим значение термического КПД по формуле:
, (16)
где
- КПД обратимого цикла;
- внутренний КПД цикла;
кДж/кг,
кДж/кг.
По формуле (16) получим:
.
Получаем, что , т.к. при необратимом процессе некоторая часть
теплоты переходит на трение, на теплообмен. Это объясняется тем, что после совершения необратимого процесса рассматриваемая система может быть возвращена в первоначальное положение только при затрате энергии извне. Чем больше отклоняется необратимый процесс от обратимого, тем меньшая часть работы газа передается к приемнику механической энергии и больше на необратимые потери.
Найдем изменение энтропии по формуле:
. (17)
Получим изменение энтропии для процессов 2-3 и 4-1:
.
.