Расчёт термодинамических параметров ГТУ
Для расчёта основных термодинамических параметров ГТУ используются данные, приведённые в таблице
| № п/п | Наименование | Обозначение | Величина |
| 1* | Температура газа на выходе из КС | 
| 1432 К |
| 2 | Температура воздуха перед компрессором | 
| 288 |
| 3 | Давление воздуха перед компрессором | 
| 101.325 кПа |
| 4 | Коэффициент гидравлических потерь на всасывании перед компрессором | 
| 0.97 |
| 5 | КПД компрессора | 
| 0.87-0.89 |
| 6 | КПД камеры сгорания | 
| 0.98-0.99 |
| 7 | Коэффициент гидравлических потерь в камере сгорания | 
| 0.98 |
| 8 | Коэффициент учёта массы топлива, добавленного в цикловой воздух | 
| 1.01-1.02 |
| 9 | КПД турбины | 
| 0.86-0.9 |
| 10 | Теплоёмкость атмосферного воздуха | 
| 1.005 кДж/(кг·К) |
| 11 | Теплоёмкость продуктов сгорания топлива | 
| 1.100 кДж/(кг·К) |
| 12 | Показатель адиабаты при сжатии воздуха | 
| 1.4 |
| 13 | Показатель адиабаты при расширении продуктов сгорания топлива | 
| 1.36 |
| 14* | Давление в камере сгорания | 
| 2.45 МПа |
| 15* | Расход газа через турбину | 
| 131 кг/с |
| 16 | Удельная теплота сгорания (метан) | 
| 51200 кДж/кг |
| 17 | Количество воздуха, необходимое для полного сгорания топлива | 
| 17.341 |
| 18* | Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания | 
| 3.45 |
* - параметры по индивидуальному заданию
1) Степень повышения давления
;
2) Температура воздуха за компрессором
К,
где 
;
3) Потребная работа сжатия компрессора
Дж/кг;
4) Давление воздуха перед турбиной
МПа;
5) Степень понижения давления в турбине
Принимаем давление на выходе из турбины равным атмосферному 
кПа. Тогда степень понижения давления в турбине равна
;
6) Температура газа за турбиной
К,
где 
;
7) Работа расширения в турбине
8) Полезная работа ГТУ
Дж/кг;
9) Теплота, подведённая в цикл в камере сгорания при сжигании топлива
Дж/кг;
10) Внутренний КПД газотурбинной установки
%;
11) Удельный расход топлива
кг/(кВт·ч);
12) Мощность ГТУ
кВт 
МВт;
13) Секундный расход топлива
кг/с;
14) Секундный расход воздуха
кг/с;
Так как стехиометрический коэффициент реакции горения топлива (коэффициент избытка воздуха) равен
,
где 
- удельный расход топлива, то можно проверить правильность расчётов при изначально заданном значении 
. Удельный расход топлива по определению равен
;
Полученное значение 
должно быть примерно равно значению той же величины, но определённой по формуле
,
Разница между двумя значениями 
составляет менее 4%, что свидетельствует о верности расчёта. Если расхождение будет большим (более 5-6%), то следует проверить расчёт на наличие ошибок, а также уточнить корректность исходных данных у преподавателя. При 
достигается максимальная эффективность горения, но при таких высоких температурах, как 2000-2500 К, лопатки турбины перестают быть работоспособными в силу их предела жаропрочности. На рис. 1 представлен график типичной зависимости температуры горения топлива от коэффициента избытка воздуха α. Для достижения высоких значений α, только часть воздуха поступает непосредственно в зону горения, остальная часть воздуха поступает через отверстия в зону смешения (рис.2).
Рис.1. Диаграмма процесса горения
Рис.2. Распределение воздушного потока в камере сгорания
Для сравнения полученных термодинамических параметров ГТУ с реальными установками ниже приводится таблица с основными характеристиками различных ГТУ ведущих производителей.
| Тип ГТУ | Производитель | N, МВт | η, % | Т3, К | πк | Gг, кг/с |
| W401 | Westinghouse | 85.9 | 36.6 | 1553 | 19.0 | 234 |
| MS6001B | Nuovo Pignone | 38.34 | 31.8 | - | 11.8 | 138 |
| Mercury-50 | Solar | 4.072 | 40.0 | 1438 | 9.1 | 16.2 |
| PGT10B | General Electric | 11.27 | 32.09 | - | 15.6 | 45.7 |
| Cyclone | Alstom | 12.9 | 35.1 | 1523 | 16.7 | 39.2 |
| V64.3 | Siemens | 62.5 | 35.3 | 1433 | 16.1 | 192 |
| ГТУ-12П | Авиадвигатель | 12.4 | 34.6 | 1363 | 15.8 | 46.1 |
| ГТУ-16П | Авиадвигатель | 16.5 | 37.0 | 1416 | 19.6 | 57.2 |
| ГТУ-4ПГ | Авиадвигатель | 4.0 | 24.0 | 1053 | 7.32 | 28.7 |
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1144; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!