Тепловой расчет схем приводных ГТУ на номинальный режим

4. Уточненный расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов.

Произведем уточненный расчет  тепловой  схемы  для   двухвальной  ГТУ открытого    цикла с регенерацией теплоты уходящих газов.  Номинальное   значение степени повышения  давления  в компрессоре  = 7.  КПД турбомашин принимаем в 
соответствии с заданием. Уточнение теплофизических характеристик рабочих тел турбомашин: воздуха для компрессора и продуктов сгорания для турбин - производим по средней температуре в начале и конце процесса.

Расчет ведем в следующей последовательности:

1. Удельная работа сжатия  воздуха в компрессоре:

= 1,01∙269∙∙(1/0,86)=233,8 кДж/кг

2. Температура воздуха  за компрессором:

 

3. Средняя температура  процесса сжатия воздуха в  компрессоре:

= (269+500,5)/2=384,7 или tcp  =117 0 C

4. Уточняем теплофизические  свойства воздуха по средней  температуре процесса сжатия (прил. 1, 2) (уточненным величинам присваиваем индекс ‘ ):

;   .

5. Уточненное значение  удельной работы сжатия компрессора:

 кДж/кг.

6. Уточненное значение  температуры воздуха за компрессором:

 

7. Уточненное значение  средней температуры процесса  сжатия воздуха в компрессоре:

 

Ввиду малости изменения значения средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре дальнейшего уточнения теплофизических параметров воздуха не требуется.

8. Определяем коэффициент  избытка воздуха продуктов сгорания:

 

9. Степень расширения продуктов сгорания в турбинах ГТУ:

 

10. Удельная работа расширения  турбины компрессора:

 

11 .Температура продуктов  сгорания за турбиной компрессора:

 .

12. Средняя температура  процесса расширения продуктов  сгорания в турбине компрессора:

 

13. Уточняем теплофизические  свойства продуктов сгорания  при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха α = 4.25:

;   .

14. Уточняем температуру  продуктов сгорания за турбиной  компрессора и среднюю температуру  процесса расширения в турбине  компрессора:

 

Поскольку изменение средней температуры продуктов сгорания составляет 3.15 К, то дальнейшего уточнения значений теплоемкости и показателя адиабаты не требуется.

15. Степень расширения  продуктов сгорания в турбине  компрессора:

 

16. Степень расширения  продуктов сгорания в силовой  турбине:

 

17. Определяем теплофизические  свойства продуктов сгорания  при начальной температуре продуктов сгорания в силовой турбине (изменением величины α вследствие подмешивания в проточную часть охлаждающего воздуха пренебрегаем):

;   .

18. Определяем работу расширения  силовой турбины:

 

19. Вычисляем температуру  продуктов сгорания за силовой  турбиной:

 

20. Определяем среднюю  температуру процесса расширения  продуктов сгорания в силовой  турбине:

 или

21. Определяем теплофизические  свойства продуктов сгорания  при средней температуре процесса  расширения в силовой турбине:

;   .

22. Уточняем значение работы  расширения силовой турбины:

 

23. Уточняем значение температуры  продуктов сгорания за силовой  турбиной:

 

24. Уточняем значение средней  температуры процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:

 

Дальнейшего    уточнения    теплофизических    параметров при расширении продуктов сгорания в силовой турбине не требуется. 

25. Удельная полезная работу ГТУ:

Не = НТ2 ν2 ηмех =180.5 ∙ 0,98∙ 0,97=171.6 кДж/кг

26. Определяем нагрев воздуха  в регенераторе:

 

27. Температура воздуха  на выходе из регенератора (на  входе в камеру сгорания):

 

28.Уточняем теплофизические свойства воздуха (прил.З) при температуре и α = ∞:

;  

29. Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:

1,02∙673.9∙(1-0,015-0,02)=663.3 кДж/кг

30. Теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в камере сгорания:

;  

31. Количество теплоты, подведенное в камере сгорания:

 кДж/кг

 
32. Эффективный КПД газотурбинной установки:

 

33. Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность:

 

34. Расходы рабочего тела для турбин ГТУ:

 

 

По полученным расходам рабочего тела на турбины и компрессор и адиабатным    теплоперепадам    осуществляют   проектирование или моделирование компрессора и расчет прогонной части турбин.