Оценка экономической целесообразности и выводы по разделу
Проектирование какого либо промышленного агрегата связано, прежде всего, с аналитическими расчетами и испытаниями. Для камеры сгорания ГТУ основными значимыми параметрами, которые влияют на стоимость проектирования и изготовления, являются:
определение оптимальной геометрии стенок камеры сгорания;
оптимальный выбор материала стенок камеры сгорания;
оптимальный выбор горелочного устройства.
Конечно-элементное моделирование призвано, прежде всего, дополнить, а в некоторых случаях и заменить, уже существующие методы оценки оптимальности выбора того или иного устройства или параметра.
Фактор цены является одним из основных критериев при проектировании камер сгорания. В настоящее время существует возможность применять весьма дорогостоящие материалы с уникальными теплофизическими свойствами, но цена их бывает зачастую, слишком неприемлемой. Предприятие изготовитель может осуществить оптимальный выбор из ряда доступных материалов, основываясь на результатах вычислений разработанной в данном дипломном проекте программы.
Определение геометрии стенок камеры весьма трудоемкий процесс. От неё, так или иначе, зависят такие показатели работы ГТУ как экологичность, КПД и надежность агрегата в целом. Методика проведения газодинамического расчета, предложенная в данном проекте позволяет, меняя геометрию, проследить за акустическими свойствами, тепловым распределением и другими параметрами камер сгорания.
|
|
|
Посчитать экономический эффект от применения моделей, разработанных по методике данного проекта, на стадии проектирования газовой турбины довольно сложно. Речь идет об уменьшении количества испытаний оборудования, уменьшении количества создаваемых опытных образцов.
Например, при проектировании или выборе горелочного устройства предполагается создание или закупка до шести опытных образцов. Стоимость каждого образца, в среднем около 1 млн. рублей. При классическом подходе к задаче каждый образец проходит ряд дорогостоящих испытаний по каким-либо критериям (максимальная производительность, устойчивость пламени, стабильность образования смеси, влияние на количество окислов в выхлопе турбины и др.). После чего делается оптимальный выбор горелочного устройства и его доработка, если необходимо.
С использование конечно-элементной модели камеры сгорания можно свести к минимуму число испытаний, путем уменьшения количества образцов. Все опытные образцы, с известными расчетными показателями, проходят испытания на модели. После чего, учитывая точность моделирования, выбираются несколько горелочных устройств, являющихся близкими к оптимальным по полученным результатам.
|
|
|
Эффект от моделирования сохраняется и на стадии эксплуатации газовых турбин. Возможность анализа различных режимов работы на основании полученных результатов решения позволяет создавать и усовершенствовать методики разгона и торможения, переходов между режимами работы ГТУ. Снимая показатели текущей работы турбины, можно предсказать возможные аварийные ситуации или необходимость в ремонте, или перенастройке системы автоматизации.
Камера сгорания является наиболее чувствительным и одним из самых дорогих элементов всей конструкции газовой турбины. Оптимальная настройка всех параметров камеры является актуальной задачей современной газотурбинной промышленности. В этой связи, применение инженерных пакетов типа ANSYS, гармонично дополняют уже существующие методики проектирования и разработки, позволяя без дорогостоящих испытаний, сузить область поиска оптимальных решений. Оптимальность здесь, подразумевает и экономичность, как критерий.
Заключение
В данном дипломном проекте была разработана методика построения конечно-элементной модели кольцевой камеры сгорания газовой турбины при использовании инженерного пакета ANSYS. Методика позволяет проводить газодинамический анализ камеры, и использовать программу расчетов для анализа различных режимов работы газовой турбины.
|
|
|
Исходя из проведенной работы с литературой и средствами массовой информации, общения с инженерами на предприятиях авиастроения и промышленности был сделан вывод, что направление виртуального моделирования является на сегодня актуальной задачей современной газотурбинной промышленности.
Был проведен ряд экспериментов на примере ГТУ производства фирмы "Siemens" серии V64.3A [20], которые показали состоятельность данной методики при анализе оптимальности коэффициента избытка воздуха. Точность модели небольшая, но и она позволяет сделать оценку критических режимов работы по основным показателям работы камеры сгорания, это скорость потока на выходе из камеры, температура на выходе и общее состояние пламени (по турбулентной диаграмме).
В результате оценки экономической эффективности, было выяснено, что экономия затрат при проектировании высчитывается довольно сложно, но по общим соображениям речь идет о существенной экономии на испытаниях и доводке камер сгорания.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 187; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!