Исследование влияния регенеративного подогрева воздуха на тепловую экономичность ГТУ

ЗАДАНИЕ НА МАГИСТЕРСКУЮ ДИССЕРТАЦИЮ 2
АННОТАЦИЯ 3
СОДЕРЖАНИЕ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СОВРЕМЕННЫХ ГТУ 8
1.1 Общее понятие и принцип действия ГТУ 8
1.2 Компрессоры ГТУ 12
1.3 Камеры сгорания ГТУ 16
1.4 Турбина ГТУ 19
1.5 Способы повышения тепловой экономичности ГТУ 22
1.6 Выводы 25
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ПОДОГРЕВА ВОЗДУХА НА ТЕПЛОВУЮ ЭКОНОМИЧНОСТЬ ГТУ 26
2.1 Тепловой расчет ГТУ без регенерации 26
2.1.1 Исходные данные 26
2.1.2 Расчёт процесса сжатия в компрессоре 26
2.1.3 Расчет камеры сгорания 28
2.1.4 Расчет процесса расширения газа в турбине 30
2.1.5 Расчет показателей тепловой экономичности ГТУ 32
2.2 Тепловой расчет ГТУ с регенерацией 33
2.2.1 Расчет камеры сгорания 33
2.2.2 Расчет процесса расширения газа в турбине 34
2.2.3 Расчет показателей тепловой экономичности ГТУ 36
2.3 Исследование влияния регенеративного подогрева воздуха на тепловую экономичность ГТУ 37
2.4 Выводы по результатам исследования 40
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42
ПРИЛОЖЕНИЕ 45

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность: Газотурбинные установки (ГТУ) представляют собой современные технологические комплексы, которые преобразуют энергию, содержащуюся в топливе, в механическую энергию. Они широко применяются в различных отраслях промышленности и транспорта благодаря своей эффективности, экономичности и экологичности.
Основой работы газотурбинной установки является использование газовой турбины, которая работает на принципе вращения. Процесс включает в себя следующие этапы:
- воздухозабор и сжатие: воздух подается в компрессор, где его давление увеличивается перед входом в камеру сгорания;
- сгорание топлива: в камере сгорания происходит смешивание сжатого воздуха с топливом и последующее горение. Этот процесс создает высокотемпературные газы;
- расширение газов: расширенные газы проходят через турбину, вызывая её вращение. Энергия вращения передается на вал, который связан с генератором или другим приводным механизмом;
- выпуск отработанных газов: после прохождения через турбину, отработанные газы выбрасываются в окружающую среду.

Весь текст будет доступен после покупки

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СОВРЕМЕННЫХ ГТУ

1.1 Общее понятие и принцип действия ГТУ
Газотурбинной установкой (ГТУ) называют тепловой двигатель, состоящий из трех основных элементов: воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу (рисунок 1.1). Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом.

Рисунок 1.1 Принципиальная схема простой одновальной ГТУ

Принцип работы газотурбинной установки (ГТУ) включает в себя несколько основных этапов, каждый из которых выполняет свою функцию в процессе преобразования энергии от топлива в механическую энергию вращения. Турбина, в которой газ расширяется до атмосферного давления, преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры газа в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит в движение электрогенератор, преобразующий кинетическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток [1, 2].
В отличие от паротурбинных установок (ПТУ), где рабочим телом является пар, ГТУ работают на продуктах сгорания топлива. Кроме того, в отличие от ГТУ в состав ПТУ не входит котел, точнее котел рассматривается как отдельный источник тепла. Паротурбинная установка без котла как физического объекта работать не может. В ГТУ же наоборот камера сгорания является ее неотъемлемой частью. В этом смысле ГТУ самодостаточна.
Все современные ГТУ работают с подводом теплоты при неизменном давлении. ГТУ, обеспечивающие комбинированную выработку электрической и тепловой энергии, называются теплофикационными. Выработка тепловой энергии осуществляется за счет использования теплоты газов, уходящих из турбины с высокой температурой, для нагрева воды и получения пара.
В ГТУ применяется газообразное и легкое жидкое топливо. При использовании жидкого топлива тяжелых сортов, содержащего вредные примеси, нужна специальная система топливоподготовки для предотвращения коррозии деталей турбины под воздействием содержащихся в тяжелом топливе соединений серы и ванадия.
Технология пуска турбины в большой степени зависит от температурного состояния оборудования перед ним. Различают пуски из холодного, неостывшего и горячего состояний. Если температура турбины не превышает 150 °С, то считают, что пуск произведен из холодного состояния. Для мощных энергоблоков для остывания до такой температуры требуется до 90 часов. Пускам из горячего состояния соответствует температура турбины 420 - 450 °С и выше (достигается за 6 - 10 часов). Неостывшее состояние является промежуточным. Всякое удлинение пуска приводит к дополнительным затратам топлива. Поэтому пуск должен производиться быстро, однако не в ущерб надежности. Пуск турбины запрещается: при неисправности основных приборов, показывающих протекание теплового процесса в турбине и ее механическое состояние (тахометры, термометры, манометры и т.п.); при неисправной системе смазки, обеспечивающей смазку подшипников; при неисправности систем защиты и регулирования; при неисправном валоповоротном устройстве [1-3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 584 с.
2. Паровые и газовые турбины: Учеб. для вузов/Под ред. А.Г. Костюка и В.В. Фролова .- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 352 с.
3. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки. – М.: Высшая школа, 1979. – 254 с.
4. Ольховский Г.Г. Энергетические газотурбинные установки. – М.: Энергоатомиздат, 1985 – 304 с.
5. С.В. Цанев, В.Д. Буров, А.С. Земцов, А.С. Осыка. Газотубринные энергетические установки: учебное пособие для вузов – М.: Издательский дом МЭИ, 2011. – 428 с.
6. Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1984 – 280 с.
7. Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций Учебник для вузов – 2-е изд. – М.: Энергоиздат, 1982. – 264 с.
8. Щегляев А.В. Паровые турбины.– М.: Энергоатомиздат, 1993. Кн. 1. –384 с. Кн.2. – 416 с.
9. Турбины тепловых и атомных электрических станций: Учеб. для вузов/Под ред. А.Г.Костюка и В.В. Фролова МЭИ. - М.: 2001.-488 с.
10. Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. – М.;Л.: Энергия, 1966. -264 с.
11. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки. МЭИ. М.: 2002.-540 с.
12. Соколов В.С. Газотурбинные установки. – М.: Высшая школа 1986. – 151 с.
13. Газотурбинная установка. [Электронный ресурс] – URL: https://gigavat.com/gtu.php.

Весь текст будет доступен после покупки