Визначення енергетичних параметрів газотурбінної установки

Визначити ефективний ККД та корисну потужність газотурбінної установки без регенерації тепла з ізобарним підведенням тепла, якщо відомі такі

Визначення енергетичних параметрів газотурбінної установки

Курсовой проект

Физика

Другие курсовые по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Завдання

 

Визначити ефективний ККД та корисну потужність газотурбінної установки без регенерації тепла з ізобарним підведенням тепла, якщо відомі такі параметри ГТУ: ступінь підвищення тиску , внутрішні відносні коефіцієнти потужності турбіни і компресора , температура повітря перед компресором і витрата повітря через ГТУ . Робоче тіло має властивості повітря (, ), барометричний тиск В=100кПа, механічний ККД турбіни дорівнює , а механічний ККД компресора ГТУ - .

Зобразити схему ГТУ без регенерації і з регенерацією та визначити витрату палива з теплотою згорання в регенеративному циклі зі ступенем регенерації і порівняти отримане значення з витратою палива в циклі без регенерації.

Визначити поверхню регенератора, беручи коефіцієнт теплопередачі і .

Розглянути також цикл ГТУ з утилізацією невикористаної теплоти, у якому ¾ відведеної в циклі теплоти підводить в утилізаційний парогенератор з метою одержання перегрітої водяної пари для парової турбіни. Визначити параметри характерних точок циклу Ренкина ПТУ, питомі витрати тепла і палива комбінованого циклу і зрівняти їх з показниками регенеративного циклу ГТУ, якщо внутрішній відносний коефіцієнт потужності парової турбіни дорівнює .

 

Таблиця 1 - Вихідні дані:

кг/с158406,50,860,8627

Рис. 3.1 - Принципова схема ГТУ з ізобарним підведенням тепла

 

Рис. 3.2 - Ідеальний не регенеративний цикл ГТУ з ізобарним підведенням тепла

 

1-2 - адіабатне стиснення повітря в компресорі при ;2-3 - ізобарне підведення тепла при ступені зміни температури ;3-4 - адіабатне розширення в турбіні;4-1 - ізобарне відведення тепла.

Ступінь підвищення тиску в компресорі:

 

1. , ; .

2. , ,

 

показник адіабати.

 

3. ;

, .

4. ,

.

 

Кількість підведеного тепла в циклі:

 

,

.

 

Кількість відведеного тепла:

 

Термічний ККД ідеального циклу:

 

,

.

.

 

Робота турбіни:

 

 

Питома робота ідеального компресора:

 

.

 

Питома корисна робота циклу:

.

 

Рівняння енергетичного балансу ідеальної ГТУ:

 

,

 

де корисна потужність ідеальної ГТУ;

витрата робочого тіла;

масова продуктивність повітряного компресора ГТУ, кг/с;

витрата палива, кг/с.

 

.

.

.

 

Потужність ідеальної турбіни:

 

.

 

Потужність адіабатного компресора з рівняння енергобалансу установки:

 

.

 

Питомі витрати тепла і палива :

 

;

.

 

Для знаходимо температуру повітря після компресора

.

 

Питома кількість підведеного тепла:

 

.

 

Дійсна питома внутрішня робота компресора:

 

.

 

Питома внутрішня робота турбіни:

 

.

 

Питома внутрішня робота ГТУ:

 

.

 

Механічний ККД ГТУ:

 

,

.

Внутрішній коефіцієнт потужності установки:

 

 

Ефективний коефіцієнт потужності ГТУ:

 

,

 

де - коефіцієнт використання тепла палива в камері згорання. Приймаємо .

.

Питома витрата тепла:

 

.

 

Питома витрата палива:

 

.

 

Секундна витрата палива:

 

.

 

Рівняння енергобалансу камери згорання:

 

,

де - витрата повітря;

- коефіцієнт надлишку повітря.

 

Секундна витрата повітря:

 

 

Розглянемо ГТУ з регенерацією тепла

 

Рис. 3.3 - Принципова схема ГТУ з регенерацією тепла

 

Рис. 3.4 - Ідеальний регенеративний цикл ГТУ з ізобарним підведенням тепла

Параметры в точках цикла:

Точка 1: Р1=В=0,1 МПа, Т1=15+273=288К.

Точка 2: Р2=β·Р1=6,5·0,1=0,65 МПа; ;

.

Точка 3: Р3=Р2=0,65 МПа, Т3=840+273=1113 К.

Точка 4: Р4=Р1=0,1 МПа, .

 

З виразу ,

.

 

Точка 5: Р5=Р2=0,65 МПа, розраховуємо температуру після регенератора

 

,

 

де ступінь регенерації.

.

Точка 6: ,

 

.

 

Для ГТУ з генерацією тепла внутрішній ККД установки визначається за формулою:

 

,

 

де внутрішня питома робота ГТУ при ;

- питоме тепло відведення установки з регенерацією.

 

.

.

.

 

Рівняння енергобалансу регенератора:

 

,

 

де ентальпія повітря після регенератора;

ентальпія повітря на вході в регенератор;

коефіцієнт, що враховує втрати тепла в довкілля. Приймаємо .

 

.

 

Поверхня нагріву регенератора при :

 

,

 

де К - коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря, .

.

З рівняння теплопередачі:

 

.

.

 

Середній температурний напір:

 

.

Похожие работы