Улучшение характеристик газотурбинной установки

Существуют различные способы улучшения характеристик ГТУ.

Некоторые из них :

1. Повышение к.п.д. отдельных элементов, т.е. к.п.д. воздушного компрессора, газовой турбины и камеры сгорания.

2. Использование части тепловой энергии, содержащейся в выхлопных газах, для предварительного подогрева воздуха перед входом в камеру сгорания.

3. Применение более высоких степеней давления.

4. Использование более высоких рабочих температур газа на входе в турбину или более низких температур на входе в компрессор.

5. Применение различных рабочих циклов.

6. Правильное проектирование элементов проточной части двигателя для снижения потерь при течении в них воздуха и газов.

7. Применение теплофикации.

8. Установка водогрейного котла-утилизатора, предназначенного для повышения КПД цикла газотурбинной установки путем утилизации выхлопных газов с получением горячей воды для использования в системах отопления, вентиляции и горячего водоснабжения, а также для улучшения экологических параметров энергоустановки за счет снижения температуры выхлопных газов и уровня шума, что и было использовано в данной работе.

Задание на бакалаврскую работу

Исходными данными для выполнения дипломного проекта являются:

1. Электрическая мощность N_э=24 МВт;

2. Температура газов перед турбиной T_с=1360 K;

3. Температура газов на входе в компрессор t_а =15⁰С;

4. Отношение давлений компрессора ε = p_b’ / p_a=6;

5. Коэффициент потерь давления λ = δ / ε=0,95;

6. Степень регенерации теплоты σ=0,7;

7. Коэффициент использования теплоты топлива в камере сгорания η_к.с=0,995;

8. Механический КПД турбины η_м=0,995;

9. КПД электрического генератора η_э.г=0,982;

10.Изоэнтропийный КПД турбины η_т=0,88;

11.Изоэнтропийный КПД компрессора η_к=0,86;

12.Коэффициент утечек α_у=0,005;

13.В качестве топлива принимаем стандартный углеводород (С = 85%, Н = 15%), имеющий следующие характеристики:

13.1. Теплота сгорания К_т = 44300 кДж / кг;

13.2. Минимальное необходимое количество воздуха для полного сжигания одного килограмма топлива L₀ = 15 кг/кг.

Выбор оптимальной степени повышения давления

В компрессоре ГТУ

Оптимальная степень повышения давления в компрессоре для выбранной схемы ГТУ определяется из условия обеспечения максимального КПД на расчётном режиме работы установки. Для газотурбинной установки с регенерацией КПД определяется по следующей формуле

где - КПД камеры сгорания; ; - средняя теплоёмкость газов в интервале температур T_c – T_d; - средняя теплоёмкость процесса подвода тепла в камере сгорания; - средняя теплоёмкость воздуха в интервале температур T_b – T_a; ; - степень повышения давления в компрессоре; - отношение давлений в турбине; - коэффициент, учитывающий потери давления газа в проточной части установки; - коэффициент, учитывающий потери давления в воздушном тракте между компрессором и турбиной; - коэффициент, учитывающий потери давления в системах всасывания воздуха (перед компрессором) и выхлопа газов (за турбиной); - КПД турбины; - КПД компрессора; - показатель изоэнтропы воздуха в процессе сжатия в компрессоре; - показатель изоэнтропы газов в процессе расширения в турбине.

Примем: , . И строим зависимость

Степень повышения давления в компрессоре	КПД установки ,%
	0,277701
	0,344786
	0,371921
	0,38223
	0,384779
	0,38323
	0,37933
	0,374007
	0,367796
	0,361022
	0,35389
	0,346535
	0,33905
	0,331495