Уточненный расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов
Выбираем для ГТУ, расчет которой дан в п. 2.3.1, в соответствии с рис.2.3 номинальное значение 7. КПД турбомашин принимаем в соответствии с заданием. Уточнение теплофизических характеристик рабочих тел турбомашин: воздуха для компрессора и продуктов сгорания для турбин, - производим по средней температуре в начале и конце процесса.
Расчет ведем в следующей последовательности:
1. Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре:
,
где 1,01 кДж/(кг×К), 290 К, 0,87, 1,40.
кДж/кг.
2. Температура воздуха за компрессором:
,
К.
3. Средняя температура процесса сжатия воздуха в компрессоре:
К,
или 141,4 .
4. Уточняем теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия (прил. 1, 2) (уточненным величинам присваиваем индекс ):
1,017 кДж/(кг×К); 1,394; 0,283.
5. Уточненное значение удельной работы сжатия компрессора:
кДж/кг.
6. Уточненное значение температуры воздуха за компрессором:
К.
7. Уточненное значение средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре:
К.
Ввиду малости изменения значения средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре дальнейшего уточнения теплофизических параметров воздуха не требуется.
8. Определяем коэффициент избытка воздуха продуктов сгорания по формуле или рис.2.2 : .
9. Степень расширения продуктов сгорания в турбинах ГТУ:
,
.
10. Удельная работа расширения турбины компрессора:
,
кДж/кг.
11.Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора:
,
где 1,15 кДж/(кг×К).
К.
12. Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
,
или .
13. Уточняем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха :
кДж/(кг×К); 1,322; 0,244.
14. Уточняем температуру продуктов сгорания за турбиной компрессора и среднюю температуру процесса расширения в турбине компрессора:
К,
К.
Поскольку изменение средней температуры продуктов сгорания составляет 2,9 К, то дальнейшего уточнения значений теплоемкости и показателя адиабаты не требуется.
15. Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
,
.
16. Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
.
17. Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при начальной температуре продуктов сгорания в силовой турбине (изменением величины вследствие подмешивания в проточную часть охлаждающего воздуха пренебрегаем):
1,16 кДж/(кг×К); 1,320; 0,242.
18. Определяем работу расширения силовой турбины:
,
кДж/кг.
19. Вычисляем температуру продуктов сгорания за силовой турбиной:
,
К.
20. Определяем среднюю температуру процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
; К,
или .
21. Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения в силовой турбине:
1,14 кДж/(кг×К); 1,327; 0,246.
21. Уточняем значение работы расширения силовой турбины:
кДж/кг.
22. Уточняем значение температуры продуктов сгорания за силовой турбиной:
К.
23. Уточняем значение средней температуры процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
К.
Дальнейшего уточнения теплофизических параметров при расширении продуктов сгорания в силовой турбине не требуется.
24. Удельная полезная работу ГТУ:
кДж/кг.
25. Определяем нагрев воздуха в регенераторе:
К.
26. Температура воздуха на выходе из регенератора (на входе в камеру сгорания):
К.
27.Уточняем теплофизические свойства воздуха (прил.3) при температуре и :
1,04 кДж/(кг×К).
28. Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:
кДж/кг.
29. Теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в камере сгорания:
1,08 кДж/(кг×К).
30. Количество теплоты, подведенное в камере сгорания:
кДж/кг.
31. Эффективный КПД газотурбинной установки:
.
32. Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность:
кг/с.
33. Расходы рабочего тела для турбин ГТУ:
По полученным расходам рабочего тела на турбины и компрессор и адиабатным теплоперепадам осуществляют проектирование или моделирование компрессора и расчет проточной части турбин.