Расчет газотурбинной установки

Исходные данные
1. Введение
2. Тепловой расчет ГТУ
3 Определение параметров процесса сжатия воздуха в компрессоре
4 Определение параметров газа после камеры сгорания
5 Определение параметров процесса расширения газа в турбине
6 Учет охлаждения турбины ГТУ
Заключение
Список литературы

Весь текст будет доступен после покупки

Газотурбинной установкой ГТУ называют тепловой двигатель, состоящий из трёх основных элементов: воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины. На рисунке 1 представлена схема простой ГТУ. Принцип действия установки сводится к следующему. Атмосферный воздух сжимается компрессором К и при повышенном давлении подаётся в камеру сгорания КС, куда одновременно подают жидкое топливо топливным насосом ТН или газообразное топливо от газового компрессора. В камере сгорания воздух разделяется на два потока: один поток в количестве, необходимом для сгорания топлива поступает внутрь жаровой трубы ЖТ; второй - обтекает жаровую трубу снаружи и подмешивается к продуктам сгорания для понижения их температуры. Процесс сгорания в камере происходит при почти постоянном давлении. Получающийся после смешения потоков газ поступает в газовую турбину Т, в которой, расширяясь, совершает работу, а затем выбрасывается в атмосферу.

Весь текст будет доступен после покупки

2 Определение параметров процесса сжатия воздуха в компрессоре

На рисунке 3. изображен цикл ГТУ.


Рисунок 3 – Цикл ГТУ
Точка а соответствует состоянию воздуха перед компрессором (давление Ра, температура tа). Отрезок ab – реальный процесс сжатия воздуха в компрессоре с учетом потерь до параметров Pb и tb; ab’ – изоэнтропный процесс сжатия; отрезок bc – процесс подвода тепла в камере сгорания с увеличением температуры до tc; отрезок cd–реальный процесс расширения газа в турбине с учетом потерь до параметров Pd и td; cd’- изоэнтропный процесс; отрезок da–условное замыкание цикла.
Температура воздуха перед компрессором (точка а) Tа , К
Tа=ta+273,
Tа=15+273 =288.
Теплоемкость воздуха при температуре ta перед компрессором Сhp(t?), кДж/м3
Свр(t?) = (1,2866 + 0,0001201* t?) ,
Свр(t?) = (1,2866 + 0,0001201*15) =1,288.
Теплоемкость воздуха при температуре 25°С Свр (25о ) , кДж/м3
Свр (25о) = (1,2866 + 0,0001201* tстанд) ,
Где tстанд стандартная температура, при которой экспериментально определяются калориметрические параметры веществ, °С;
Свр(25о ) = (1,2866 + 0,0001201* 25) =1,29 .
Энтальпии веществ определяются, как разность их значений при заданной температуре и при температуре 25 °С.
Объемная энтальпия воздуха перед компрессором, кДж/м3
hа'(tа) = Срв (tа) * tа
hа' (tа ) =1,288 *15 =19,326 ,
hв (25) = cрв (25о ) * 25о
hв (25) =1,29 * 25о =32,24 ,
hа = hа' (tа ) - hв (25о )
hа =19,326 - 32,24 = -12,914 .
В первом приближении принимаем значение показателя степени в процессе сжатия для воздуха mв=0,28. Тогда температура воздуха за компрессором в первом приближении (точка b, Рисунок 3) tв , °С
Т_b=Т_а (1+(?^mв-1)/?_к )
Т_b=288(1+(2,314-1)/0,86)=727,903
tв = Tb - 273,
tв = 727,903 - 273 = 454,903.
Объемная теплоемкость воздуха при температуре tb за компрессором
Срв (tb ) , кДж/м3
Срв (tb ) = (1,2866 + 0,0001201* tb),
Срв (tb ) = (1,2866 + 0,0001201* 454,903) =1,341.
Объемная энтальпия воздуха за компрессором в реальном процессе (точка b) hb , кДж/м3
hb =hb' (tb) - hв (25о) ,
hb = 610,132 -32,24 = 577,892.
Средняя объемная теплоемкость воздуха в процессе сжатия в компрессоре Cрв', кДж/(м3·град)
C_р^в'=(h_b-h_a)/(t_b-t_a )
C_р^в'=(577.892-(-12.914))/(454.903-15)=1.343
Средняя массовая теплоемкость воздуха в процессе сжатия в компрессоре Cрв, кДж/(кг·град)
Cрв = Cрв’ /?в
где ?в =1,293 кг/м3 – плотность воздуха при нормальных условиях;
Cрв =1,343/1,293 =1,039 .
Уточнение показателя степени mв
mв = Rв / Срв ,
где Rв=0,287 кДж/(кг·град) – газовая постоянная для воздуха;
mв = 0,287 /1,039 = 0,276 .
Уточнение температуры и энтальпии воздуха за компрессором при новом значении mв (второе приближение). Расчет повторяется от формулы 3.1, tв = 446,381°С, hb = 566,004 кДж/м3.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Галёркин Ю. Б., Рекстин Ф. С. Методы исследования центробежных компрессорных машин. Л.: Машиностроение, 1969 – 303с.
2. Газотурбинные установки – Справочное пособие// Л.В. Арсеньев, Ф.С. Бедчер, И.А. Богов и др. – М.: Машиностроение, 1978 – 232с.
3. Зарицкий С. П. Диагностика ГПА с газотурбинным приводом. – М.: Недра, 1987–198с.
4. Ивановский Н.Н., Минасян Б.Д. Расчет газовых центробежных компрессоров на ЕС ЭВМ. –Краснодар: КПИ, 1986 – 38с.
5. Костюк А.Г, Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки – М: Высшая школа – 1979–254с.
6. Ольховский Г. Г. Тепловые испытания стационарных ГТУ. М.: Энергия, 1971 – 406 с.
7. Правила технической эксплуатации компрессорных цехов с газотурбинным приводом. М.: Оргэнергогаз, 1976 – 203 с.
8. Поршаков Б.П. Газотурбинные установки для транспорта газа – М.: Недра – 1982.
9. Соколов В.С. Газотурбинные установки – М.: Высшая школа – 1986 – 151 с.
10. Селезнев К.П., Галеркин Ю.Б., Анисимов С.А. Теория и расчет турбокомпрессоров. – Л.: Машиностроение, 1986.

Весь текст будет доступен после покупки