Завдання
Визначитиефективний ККД /> та кориснупотужність /> газотурбінної установкибез регенерації тепла з ізобарним підведенням тепла, якщо відомі такі параметриГТУ: ступінь підвищення тиску />,внутрішні відносні коефіцієнти потужності турбіни /> ікомпресора />, температура повітря передкомпресором /> і витрата повітря черезГТУ />. Робоче тіло маєвластивості повітря (/>, />), барометричний тискВ=100кПа, механічний ККД турбіни дорівнює />,а механічний ККД компресора ГТУ – />.
Зобразитисхему ГТУ без регенерації і з регенерацією та визначити витрату /> палива з теплотою згорання/> в регенеративному циклі зіступенем регенерації /> і порівнятиотримане значення з витратою палива в циклі без регенерації.
Визначитиповерхню регенератора, беручи коефіцієнт теплопередачі /> і />.
Розглянутитакож цикл ГТУ з утилізацією невикористаної теплоти, у якому ¾відведеної в циклі теплоти підводить в утилізаційний парогенератор з метою одержанняперегрітої водяної пари для парової турбіни. Визначити параметри характернихточок циклу Ренкина ПТУ, питомі витрати тепла і палива комбінованого циклу ізрівняти їх з показниками регенеративного циклу ГТУ, якщо внутрішній відноснийкоефіцієнт потужності парової турбіни дорівнює />.
Таблиця1 – Вихідні дані:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> кг/с 15 840 6,5 0,86 0,86 27
/>
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.
Ступіньпідвищення тиску в компресорі:
/>
1. />, />; />.
2. />, />,
/> показник адіабати.
/>
3. /> />;
/>, />.
4. />/>,
/>.
Кількістьпідведеного тепла в циклі:
/>,
/>.
Кількістьвідведеного тепла:
/>
/>
ТермічнийККД ідеального циклу:
/>,
/>.
/>.
Роботатурбіни:
/>
/>
Питомаробота ідеального компресора:
/>
/>.
Питомакорисна робота циклу:
/>.
Рівнянняенергетичного балансу ідеальної ГТУ:
/>,
де /> корисна потужністьідеальної ГТУ;
/>витрата робочого тіла;
/>масова продуктивністьповітряного компресора ГТУ, кг/с;
/>витрата палива, кг/с.
/>
/>.
/>.
/>.
Потужністьідеальної турбіни:
/>.
Потужністьадіабатного компресора з рівняння енергобалансу установки:
/>.
Питомівитрати тепла /> і палива />:
/>;
/>.
Для /> знаходимо температуру повітряпісля компресора
/>.
Питомакількість підведеного тепла:
/>.
Дійснапитома внутрішня робота компресора:
/>.
Питомавнутрішня робота турбіни:
/>.
Питомавнутрішня робота ГТУ:
/>.
МеханічнийККД ГТУ:
/>,
/>.
Внутрішнійкоефіцієнт потужності установки:
/>
Ефективнийкоефіцієнт потужності ГТУ:
/>,
де /> — коефіцієнт використаннятепла палива в камері згорання. Приймаємо />.
/>.
Питомавитрата тепла:
/>.
Питомавитрата палива:
/>.
Секунднавитрата палива:
/>.
Рівнянняенергобалансу камери згорання:
/>,
де /> – витрата повітря;
/> – коефіцієнт надлишкуповітря.
/>
Секунднавитрата повітря:
/>
РозглянемоГТУ з регенерацією тепла
/>
Рис. 3.3– Принципова схема ГТУ з регенерацією тепла
/>
Рис. 3.4– Ідеальний регенеративний цикл ГТУ з ізобарним підведенням тепла
Параметры вточках цикла:
Точка 1: Р1=В=0,1МПа, 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=0,1МПа, />.
Звиразу />,
/>.
Точка 5: Р5=Р2=0,65 МПа, розраховуємо температуру післярегенератора
/>,
де /> ступінь регенерації.
/>.
Точка6:/>,
/>.
ДляГТУ з генерацією тепла внутрішній ККД установки визначається за формулою:
/>,
де /> внутрішня питома роботаГТУ при />;
/> – питоме тепловідведення установки з регенерацією.
/>
/>.
/>.
/>.
Рівнянняенергобалансу регенератора:
/>,
де /> ентальпія повітря післярегенератора;
/>ентальпія повітря навході в регенератор;
/> коефіцієнт, що враховуєвтрати тепла в довкілля. Приймаємо />.
/>.
Поверхнянагріву регенератора при />:
/>,
де К– коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря, />.
/>.
Зрівняння теплопередачі:
/>.
/>.
Середнійтемпературний напір:
/>
/>.