Расчёт на номинальной мощности

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ»

Кафедра теплосиловых установок и тепловых двигателей

Отчёт по практической работе на тему:

«Расчёт характеристик газотурбинных энергетических установок»

Выполнил: Анищенко В. Е. Проверил: профессор Рыбалко В.В.

Группа 441

Санкт-Петербург

Содержание

	Задание на практическую работу………………………………
	Обоснование и выбор параметров установки………………
	Расчёт на номинальной мощности……………………………
	Расчёт на частичных режимах …………………………………..
	Расчёт показателей долговечности…………………………….
	Выводы ………………………………………………………………
	Список литературы………………………………………………..

Задание

на практическую работу «Расчёт характеристик газотурбинных энергетических установок»

Выполнить:

1. Расчёт экономичности ГТУ на номинальной мощности.

2. Расчёт экономичности и устойчивости ГТУ на частичных нагрузках.

3. Расчёт показателей долговечности ГТУ.

Исходные данные:

Мощность, N = 11 МВт,

Схема № 1,

Параметры рабочего тела:

- температура атмосферного воздуха T₁ = 304 К;

- температура газов за камерой сгорания Т₃ = 1210 К;

- степень недоохлаждения, DT_охл = 26 ^оС.

Принципиальная схема установки:

1 – компрессор высокого давления (КВД)

2 – Камера сгорания (КС)

3 – Турбина высокого давления (ТВД)

4 – Компрессор низкого давления (КНД)

6 – Силовая турбина (СТ)

7 – Потребитель мощности (П)

10 – Холодильник (Х);

2. Вспомогательные величины

1. Давление воздуха перед КНД:
2. Низшая теплотворная способность топлива:
3. Теплоемкость атмосферного воздуха: с_рk = 1,01 кДж/кг·К.
4. Теплоемкость продуктов сгорания топлива: с_рt = 1,15 кДж/кг·К.
5. Показатель адиабаты при сжатии воздуха: k_k = 1,41.
6. Показатель адиабаты при расширении продуктов сгорания топлива: k_t = 1,33.
7. КПД КНД:
8. КПД КВД:
9. КПД ТВД:
10. КПД СТ:
11. КПД камеры сгорания:
12. Коэффициент учета массы топлива, добавленного в цикловой воздух: .
13. Коэффициент гидравлических потерь на всасывании КНД: σ_k1 =0,97.
14. Коэффициент гидравлических потерь на всасывании КВД(в переходнике):

σ_k2 =0,99.

1. Коэффициент гидравлических потерь в камере сгорания: σ_kс =0,98.
2. Коэффициент гидравлических потерь в переходнике между ТВД и СТ: σ_t1 =0,99.
3. Коэффициент гидравлических потерь в газовыхлопном устройстве: σ_t3 =0,98.

Предварительное определение оптимальных параметров цикла

, где

Предварительное определение оптимальных параметров и цикла дает возможность задаться значениями общего повышения давления в КВД и КНД в предельном интервале для дальнейших расчетов.

π_общ = 6,9,12,15,18,21

Расчёт на номинальной мощности

1. Общая степень повышения давления

π_общ = 6;

2. Степень повышения давления в одном компрессоре

3. Давление воздуха за КНД

4. Относительный температурный теплоперепад в одном компрессоре

5. Потребная работа сжатия КНД

6. Температура воздуха за КНД

7. Температура воздуха перед КВД

8. Давление воздуха за КВД

9. Потребная работа сжатия КВД

10. Температура воздуха за КВД

11. Давление воздуха перед ТВД

12. Работа в ТВД

l_iтвд = l_ik1+ l_ik1 = 103.6+112.5=216.1 кДж/кг

12. Относительный температурный перепад в ТВД

13. Степень понижения давления в ТВД

14. Температура газа перед СТ

15. Степень понижения давления в СТ

16. Относительный температурный перепад в СТ

17. Давление газа перед СТ

кПа

18. Давление газа после СТ

кПа

19. Работа сжатия в СТ

кДж/кг

20. Теплота, подведенная в цикл в камере сгорания

кДж/кг

21. Внутренний КПД установки

22. Удельный расход топлива

кг/(кВт*ч)

23. Удельный расход воздуха

кг/кДж

24. Расход газа через тутбину

G = кг/с

Результаты расчетов для различных степеней повышения давления сводим в Таблицу1.

Таблица 1

величина	1. Значения степеней повышения давления πобщ
	2,45	3,0	3.46	3,87	4,24	4,58	4.9	5.196	5.477	5.745
	240.8	294.9	340.1	380.4	416.7	450.1	481.6	510.7	538.3	564.6
	0,297	0,377	0.435	0,483	0,523	0,557	0.588	0.615	0.64	0.663
	103.6	131.5	151.8	168.5	182.5	194.3	205.2	214.6	223.3	231.3
	578.2	867.1
	112.5	142.8	164.8	182.9	198.1		222.7	232.9	242.4	251.1
	566.6	849.8
	216.1	274.3	316.6	351.4	380.6	405.3	427.9	447.5	465.7	482.4
	0.1728	0,219	0,253	0,281	0,304	0.324	0.342	0.358	0.372	0.386
	2.149	2.709	3.242	3.782	4.312	4.85	5.407	5.971	6.526	7.148
	2.792	3.322	3.701	3.966	4.174	4.33	4.439	4.522	4.597	4.617
	0.225	0.258	0.277	0.289	0.298	0.305	0.309	0.312	0.315	0.316
=		310.6	345.1	369.6	389.6	404.2	415.1	422.6	429.6	431.4
	91.6	91.6	91.4	91.3	91.5	91.5	91.6	91.6	91.6	91.6
	238.2	259.8	268.4			271.5	268.9	265.8	263.4	259.4
	969.7	939.1	916.7	898.3
	0.246	0,277	0,293	0,302	0.308	0,312	0.313	0.314	0.313	0.312
	0.0042	0,00385	0,00373	0,00369	0.00368	0,00369	0.00372	0.00376	0.0038	0.0039
	0.348	0,309	0,293	0,284	0.278	0.275	0.274	0.273	0.274	0.275
G	46.2	42.3		40.6	40.4	40.5	40.9	41.4	41.8	42.4

Выводы: в ходе проделанной работы по расчету характеристик газотурбинной энергетической установки при работе на полной мощности был получен следующий результат. Оптимальная степень повышения давления по полезной работе ( полезная работа цикла максимальна) находится около значения π_опт = 18, а оптимальная степень повышения давления по КПД ( КПД цикла максимальный) находится около значения

π_опт = 27. Допустим, если мы выберем оптимальную степень повышения давления

π_опт = 24, то полезная работа будет отличаться от максимальной в цикле на 3 кДж/кг, что составляет около 2 % максимума работы. При этом КПД цикла также будет отличаться на незначительную величину. И чем меньше π_опт ,тем меньше размеры компрессора. А если бы мы взяли π_опт =27, то значительного выигрыша в работе и КПД мы бы не получили, но зато геометрические размеры компрессора были бы значительны.

Следовательно, для дальнейших расчетов выбираем π_опт = 24.