Циклы газотурбинных установок

Газотурбинная установка простого цикла полезной элетрической мощностью работает при температурах на входе в компрессор и на входе втурбину .

• 1. Определить:
  • а)абсолютный электрический КПД ГТУ;
  • б) расход воздуха через компрессор;
  • в) расход топлива;

г) Те же показатели и их изменение при температуре на входе в турбину .

Принять:

• 1. Степень повышения давления в компрессоре — оптимальная.
• 2. Относительные КПД турбины и компрессора —

Таблица 1.

Величина.	tок, оС.	tот, оС.	tо1т, оС.	NЭ
Значение.

Решение ГТУ с температурой на входе в турбину.

На рисунке 1 приведена тепловая схема простой ГТУ.

Рисунок 1 — Тепловая схема ГТУ ГТУ работает на цикле, в котором подвод теплоты осуществляется при постоянном давлении.

На рисунке 2 представлен цикл в Ts-диаграмме (.

Рисунок 2 — Цикл в Ts-диаграмме.

В качестве топлива принимаем стандартный углеводород (, имеющий следующие характеристики: теплота сгорания максимально необходимое количество воздуха для полного сжигания 1 кг газа.

Оптимальное отношение давлений определяем из отношения температур .

Максимальный электрический КПД наблюдается при 1. Определяем параметры процесса сжатия воздуха в компрессоре.

Газовая постоянная для сухого воздуха:

.

Задаемся числом, и определяем предварительную среднюю изобарную теплоемкость воздуха:

.

Температура за компрессором:

Пользуясь таблицей теплоемкостей и удельных энтальпий сухого воздуха, находим:

.

.

Средняя теплоемкость воздуха в компрессоре:

.

Уточняем значение и переопределяем температуру за компрессором:

.

.

Уточняем значение энтальпии воздуха за компрессором:

.

2. Определение коэффициента избытка воздуха:

.

КПД камеры сгорания;

— энтальпия воздуха при температуре на входе в турбину ;

— энтальпия продуктов сгорания при температуре на входе в турбину ;

.

3. Энтальпия смеси воздуха и продуктов сгорания на входе в турбину:

.

4. Определяем параметры процесса расширения газа в турбине.

Температура газа за турбиной (предварительно принимаем :

.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания на выходе из турбины:

.

.

Энтальпия газа на выходе из турбины:

.

Средняя теплоемкость газа при расширении в турбине:

.

Объемная доля воздуха в продуктах сгорания (молекулярные массы воздуха и продуктов сгорания: и :

;

.

Молекулярная масса продуктов сгорания:

.

Газовая постоянная продуктов сгорания:

.

Уточненное значение: газотурбинный компрессор энтальпия.

.

Тогда, температура за турбиной:

.

Находим энтальпии продуктов сгорания и воздуха на выходе из турбины:

.

.

Энтальпия газа на выходе из турбины:

.

5. Работа расширения 1 кг газа в турбине:

.

6. Работа, затраченная на сжатие 1 кг воздуха в компрессоре:

.

7. Работа ГТУ на валу агрегата:

.

.

8. Расход газа через турбину:

.

9. Расход воздуха, подаваемого компрессором (при отсутствии протечек):

.

10. Расход топлива:

.

11. Мощность турбины:

.

12. Мощность компрессора:

.

13. Коэффициент полезной работы:

.

14. Абсолютный электрический КПД ГТУ:

.

ГТУ с температурой на входе в турбину.

Оптимальное отношение давлений определяем из отношения температур .

Максимальный электрический КПД наблюдается при.

1. Определяем параметры процесса сжатия воздуха в компрессоре.

Газовая постоянная для сухого воздуха:

.

Задаемся числом, и определяем предварительную среднюю изобарную теплоемкость воздуха:

.

Температура за компрессором:

.

Пользуясь таблицей теплоемкостей и удельных энтальпий сухого воздуха, находим:

.

.

Средняя теплоемкость воздуха в компрессоре:

.

Уточняем значение и переопределяем температуру за компрессором:

.

Уточняем значение энтальпии воздуха за компрессором:

.

2. Определение коэффициента избытка воздуха:

.

КПД камеры сгорания;

— энтальпия воздуха при температуре на входе в турбину ;

— энтальпия продуктов сгорания при температуре на входе в турбину ;

.

3. Энтальпия смеси воздуха и продуктов сгорания на входе в турбину:

.

4. Определяем параметры процесса расширения газа в турбине.

Температура газа за турбиной (предварительно принимаем :

.

Энтальпия воздуха и продуктов сгорания на выходе из турбины:

.

.

Энтальпия газа на выходе из турбины:

.

Средняя теплоемкость газа при расширении в турбине:

.

Объемная доля воздуха в продуктах сгорания (молекулярные массы воздуха и продуктов сгорания: и :

.

.

Молекулярная масса продуктов сгорания:

.

Газовая постоянная продуктов сгорания:

.

Уточненное значение :

.

Тогда, температура за турбиной:

.

Находим энтальпии продуктов сгорания и воздуха на выходе из турбины:

;

.

Энтальпия газа на выходе из турбины:

.

5. Работа расширения 1 кг газа в турбине:

.

6. Работа, затраченная на сжатие 1 кг воздуха в компрессоре:

.

7. Работа ГТУ на валу агрегата:

;

.

8. Расход газа через турбину:

.

9. Расход воздуха, подаваемого компрессором (при отсутствии протечек):

.

10. Расход топлива:

.

11. Мощность турбины:

.

12. Мощность компрессора:

.

13. Коэффициент полезной работы:

.

14. Абсолютный электрический КПД ГТУ:

.