Розв’язування. Розрахунки циклу ГТУ без регенерації.

Розрахунки циклу ГТУ без регенерації.

Міра підвищення тиску в кожному ступені компресора

l_z = l^1/z = 16^1/2 = 4.

Температура повітря після кожного ступеня стиску, К

T₂ = T₁×l = 288× 4^(1,4-1)/1,4 = 288 ×4^0,2857 = 428.

Робота, яка витрачена на стиск повітря в компресорі, кДж/кг

_к = z×C_p(T₂ – T₁)= 2 ×1,004× (428 – 288) = 281.

Температура газів на виході з газової турбіни, К

T₄ = T₃/l^(k-1)/k = 1323/16^0,2857 = 599.

Питома робота газів в турбіні, кДж/кг

_т = C_p(T₃ – T₄)= 1,004 (1323 - 599) = 726,89.

Питома робота циклу, кДж/кг

_ц = _т – _к = 726,89 – 281 = 445,89.

Питома теплота, що підведена в камері згорання, кДж/кг

q_кз = С_р(Т₃ – Т₂)= 1,004 (1323 - 428) = 898,58.

Термічний ККД циклу ГТУ

h_t = _ц/q_кз = 445,89/898,58 = 0,496.

Питома витрата умовного палива, кг/кВт×год

b_у = 0,123/ h_t = 0,123/0,496 = 0,248.

Загальна витрата умовного палива, кг/с

B_у = b_у×N_e/3,6 = 0,248× 25/3,6 = 1,722.

Витрата робочого тіла, кг/с

G = N_e×10⁶/ _ц = 25 ×10³ /445,89 = 56,067.

Теплота потужність, яка втрачається з відпрацьованими газами, МВт

Q_вг =G×C_p(T₄ – T₁) = 56,067 ×1,004 ×(599 – 288)×10^-3 = 17,5.

Розрахунки циклу ГТУ з регенерацією.

В цьому разі питомі роботи компресора, газової турбіни і циклу залишаються незмінними. Температура повітря за другим ступенем компресора підвищується в регенеративному підігрівнику до значення Т_п, яке визначається із виразу міри регенерації:

s = (T_n – T₂)/ (T₄ – T₂).

Отже, значення температури підігрітого в РП повітря, К

T_n = T₂ + s(T₄ – T₂)= 428 + 0,7 (599 - 428) = 547,7.

Теплота, яка підведена в камері згорання, кДж/кг

q = C_p(T₃ - T_n)= 1,004 (1323 – 547,7) = 778,4.

Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією

h = _ц/q = 445,89/778,4 = 0,5728.

Питома витрата умовного палива, кг/кВт×год

b = 0,123/h = 0,123/0,5728 = 0,2147.

Загальна витрата умовного палива, кг/с

B = b ×N_e/3,6 =0,2147× 25/3,6 = 1,49.

Температура газів на виході з регенератора з рівняння його теплового балансу, К

T_г = T₄ – (T_n – T₂)= 599 – (547,7 – 428) = 479,3.

Теплова потужність, яка втрачається з відпрацьованими газами, МВт

Q = G×C_p(T₂ – T₁)= 56,07× 1,004 (479,3 - 288) ×10^-3 =10,7.

 

Економія умовного палива в циклі завдяки регенерації теплоти, т/год

DВ_у = (В_у - B )×3,6 = (1,722 – 1,49)× 3,6 = 0,835

або DВ_у = (Q_вг - Q )×3,6/ Q ×= (17,5 – 10,7) 3,6/29,3 = 0,835.

 

7.2 Завдання для самостійної роботи

Виконати розрахунки циклу газотурбінної установки, визначити витрату умовного палива, скласти ексергетичний баланс. В розрахунках прийняти, що початкові параметри повітря перед компресором дорівнюють

Р₁ = 101,3 кПа, Т₁ = 288 К; коефіцієнти корисної дії компресора і газової турбіни – 0,85 і 0,87, відповідно; ККД камери згорання – 0,98; ККД електрогенератора – 0,985. Інші дані для розрахунків згідно із заданим варіантом вибрати з табл.7.1.

 

Примітка. Якщо в результаті розрахунків або за умови завдання міра підвищення тиску l ³ 9, то застосовується схема ГТУ з двоступінчастим стиском повітря в компресорі з проміжним охолодженням після першого ступеня до початкової температури.

 

Таблиця 7.1 – Дані для розрахунків циклу ГТУ

Варіант	Показники
Ne, МВт	Витрата газу V, тис. м3/год	Т3, К	Т2, К	l=Р2/Р1	Т3/Т2	r1/r2	r1/r4	r4/r3	r4/r2	DT= Tn-T2, К	q = Т4-Т2, К	s
						2,5							0,65
										0,145			0,75
													0,73
									0,4				0,66
							0,13						0,8
													0,7
									0,375				0,75
	2,5							2,2					0,62
									0,365	0,16			0,65
													0,74
								2,3					0,75
						2,4				0,14			0,72
							0,14			0,15			0,65
	1,5								0,42				0,68
													0,75
									0,4	0,155
								2,2					0,72
						2,6							0,75

Продовження таблиці 7.1

 

								2,25		0,155			0,7
									0,43	0,16
								2,4					0,75
									0,425				0,78
						2,45				0,157			0,68
							0,135						0,7
	12,5									0,15
								2,3
													0,73
							0,127
						2,5				0,147
													0,76
								2,45		0,155
									0,46
													0,72
					15,6					0,15
							0,13						0,75
								2,35	0,42				0,73
						2,47
													0,68