РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛА ГТУ
Выполнила студентка гр. 5-10: Куранова Е.С. Проверил доцент кафедры: Буданов В.А.
Иваново 2014 Содержание: 1. Исходные данные………………………………………………………...3 2. Задание к курсовой работе………………………………………………3 3. Расчет цикла простой ГТУ………………………………………………4 4. Расчет цикла ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов………….9 5. Расчет цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением…………………………………………………………….16 6. Вывод…………………………………………………………………….24
1. Исходные данные Табл. 1. Исходные данные для выполнения курсовой работы
2. Задание к курсовой работе 1) Рассчитать цикл простой ГТУ при оптимальной степени повышения давления в компрессоре (когда КПД цикла максимален). Изобразить схему и цикл в Pv- и Ts- диаграмме; 2) Рассчитать цикл ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов при оптимальной степени повышения давления в компрессоре (когда КПД цикла максимален). Изобразить схему и цикл в Pv- и Ts- диаграмме; 3) Рассчитать цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением. Степень повышения давления в цикле принять как в первом задании. Степени повышения давления в каждом компрессоре распределить исходя из условия получения максимального КПД цикла. Изобразить схему и цикл в Pv- и Ts- диаграмме.
3. Расчет цикла простой ГТУ Сначала определим оптимальную степень повышения давления в компрессоре Табл.2 Расчёт данных для построения зависимости
Рис.1 Зависимость КПД ГТУ от степени повышения давления в компрессоре
Из рис.1 видно, что
Найдём параметры в характерных точках цикла, изобразим схему и цикл в Ts- и pv-диаграммах. Допустим, что рабочим телом на протяжение всего цикла является воздух как для ОК, так и для ГТ, на оптимизацию цикла это никак не повлияет, а для всех расчётов будем брать постоянные воздуха. Расчёт температур в характерных точках:
По температурам находим остальные параметры в характерных точках. Точка 1:
Точка 2:
Точка 3:
Точка 4:
Действительная работа ОК, ГТ и ГТУ:
Рис.2 Схема простой ГТУ
Рис. 3. Простой цикл ГТУ в Ts – диаграмме
Рис. 4. Простой цикл ГТУ в pv - диаграмме
4. Расчет цикла ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов Сначала определим оптимальную степень повышения давления в компрессоре
Табл. 3. Расчет данных для построения зависимости
Рис. 5. Зависимость КПД цикла ГТУ с регенерацией тепла уходящих газов от степени повышения давления в компрессоре
Из рис.5 видно, что
Найдём параметры в характерных точках цикла, изобразим схему и цикл в Ts- и pv-диаграммах. Допустим, что рабочим телом на протяжении всего цикла является воздух как для ОК, так и для ГТ, на оптимизацию цикла это никак не повлияет, а для всех расчётов будем брать постоянные воздуха.
Расчёт температур в характерных точках:
По температурам находим остальные параметры в характерных точках. Точка 1:
Точка 2.
Точка 3
Точка 4
Точка 6:
Точка 5:
Действительная работа ОК, ГТ и ГТУ.
Рис 6. Схема ГТУ с регенерацией
Рис. 7. Цикл ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов в Ts – диаграмма
Рис. 8. Цикл ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов в pv – диаграмме 5. Расчет цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением Сначала определим оптимальную степень повышения давления в компрессоре Табл. 4. Сводная таблица расчета для построения зависимости
Расчет параметров: 1) Задаемся давлением в КНД 2) Определяем степень повышения давления в КНД
3) Определяем степень повышения температуры в КНД
4) Определим температуру на выходе из КНД
5) Определим работу КНД
6) Определим степень повышения температуры в ТНД
7)Определим температуру на выходе из ТНД
8) Определим работу ТНД
9) Определим давление на выходе из ТНД
10) Определим давление на входе в КВД
11) Определим степень повышения давления в КВД по формуле
12) Определим степень повышения температуры в КВД
13) Определим давление за КВД
14) Определим температуру на входе в КВД
15) Определим температуру на выходе из КВД
16) Определим работу КВД
17) Определим степень повышения температуры в ТВД
18)Определим температуру на выходе из ТВД
19) Определим давление на входе в ТВД
20) Определим работу ТВД
21) Определим количество теплоты подведенной в цикл
22) Определим полезную работу, полученную в цикле
23) Определим КПД ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением.
Рис. 9. Зависимость КПД цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением от степени повышения температуры в КНД
Из рис.9 видно, что
Найдем параметры в характерных точках цикла и изобразим схему и цикл в pv - и Ts - диаграмме. Допустим, что на протяжении всего цикла рабочим телом является воздух как для ОК, так и для ГТ, на оптимизацию цикла это никак не повлияет, а для всех расчетов будем брать постоянные воздуха. Находим остальные параметры по температуре:
Рис.10 Схема цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением
Рис. 11. Цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением в Ts - диаграмме
Рис. 12. Цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением в pv – диаграмме
6. Вывод: В результате расчетов мы оптимизировали циклы ГТУ по максимальному КПД цикла и рассчитали основные параметры в характерных точках: 1) простой цикл: 2) цикл с регенерацией: 3) цикл с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением:
|
(когда КПД цикла максимален 
). Для этого зададимся давлением за осевым компрессором 
и построим график зависимости КПД ГТУ 
от степени повышения давления в компрессоре 
(
. Затем, определив максимальный КПД цикла, определим параметры во всех характерных точках цикла.
, задаёмся
– степень повышения температуры в цикле
достигается при 
- теплосодержание
- стандартная энтропия
- теплосодержание
- стандартная энтропия
- теплосодержание
- стандартная энтропия
- теплосодержание
- стандартная энтропия
). Затем, определив максимальный КПД цикла, определим параметры во всех характерных точках цикла.
– степень повышения температуры в цикле
достигается при 
- теплосодержание
- стандартная энтропия
- стандартная энтропия
- теплосодержание
- стандартная энтропия
– предельная регенерация теплоты уходящих газов;
- количество регенерированной теплоты уходящих газов в реальном цикле;
–теплосодержание
- стандартная энтропия
–теплосодержание
- стандартная энтропия
до 
c шагом в 1 бар
, где 
– оптимальная степень повышения давления, взятая из простого цикла
– степень повышения температуры в цикле
при 
; 
:
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
.
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
- теплосодержание; 
- стандартная энтропия, 
.
;
. 
