Пример термогазодинамического расчета ГТД со свободной турбиной (одновальный ГГ)




 

Таблица П. II.1

Исходные данные Обозначение Значение
Температура газа перед турбиной, К -  
Степень повышения полного давления -  
Политропический КПД компрессора - 0,89
КПД неохлаждаемой одноступенчатой турбины компрессора - 0,89
КПД неохлаждаемой двухступенчатой турбины компрессора - 0,92
Изоэнтропическй КПД силовой турбины - 0,9
Механический КПД силовой турбины - 0,995
КПД электрогенератора - 0,98
Коэффициент потерь полного давления во входном устройстве - 0,99
Коэффициент восстановления полного давления в камере сгорания - 0,95
Степень понижения полного давления в выходном устройстве - 1,013
Коэффициент утечек воздуха из ГВТ 0,01
Температура воздуха на входе в ГТД, К -  
Показатель адиабаты воздуха - 1,4
Давление воздуха на входе в ГТД, Па -  
Газовая постоянная воздуха - 287,0528
Механический КПД турбокомпрессора - 0,995
Максимальная электрическая мощность газотурбоэлектроагрегата -  
Низшая теплотворная способность топливного газа - 45952 кДж/кг
Полнота сгорания топлива - 0,993
Теоретически необходимое количество килограммов воздуха для полного сгорания одного килограмма топлива - 17,048

 

До пункта 26 расчет ведется на =1 кг воздуха.

1. Полная температура на входе в двигатель:

= =288K (1)

2. Полное давление на входе в двигатель:

= =100312 Па. (2)

3. Изоэнтропический КПД компрессора определяется по формуле:

. (3)

4. Полное давление за компрессором:

. 100311,75 17=1705300 Па (4)

5. Удельная работа компрессора определяется по формуле:

Дж. (5)

6. Температура воздуха за компрессором вычисляется по выражению:

. (6)

7. Относительный расход топлива определим по упрощенной формуле (из [2], стр.213):

=0,0186, (7)

где - низшая теплотворная способность топлива,

- полнота сгорания,

и - комплексы, имеющие вид:

=4,187(0,35002 Т3 10-7-0,10353 Т4 10-10-0,15931 Т2 10-4+0,24089Т)

=4,187(0,25084 Т2 10-3+0,35186 Т-0,33025 Т3 10-7-17,533)

8. Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания определим из выражения:

=3,1596, (8)

где - теоретически необходимое количество килограммов воздуха для полного сгорания одного килограмма топлива.

 

9. Полное давление газа на входе в камеру сгорания:

=1620035 Па. (9)

10. Величина относительных отборов охлаждающего воздуха зависит от многих факторов, главным из которых является температура перед турбиной. Предлагается использовать зависимость относительных отборов охлаждающего воздуха, как функцию температуры газа перед рабочим колесом с разделением на воздух для охлаждения СА и для охлаждения РК, которая имеет вид:

=0,0299. (10)

где - относительный отборов охлаждающего воздуха на конвективное охлаждение СА. Воздух, создающий пленочное охлаждение, считается вторичным воздухом КС и учитывается в п.12.

=0,0240. (11)

Если получено отрицательное значение, то отбор на охлаждение не нужен. Следует присвоить 0.

Выражения (10) и (11) являются аппроксимирующими и получены по данным нескольких ГТУ. Можно назначать другую величину отборов охлаждающего воздуха.

11. Относительный расход воздуха на охлаждение турбины компрессора является суммой отборов на охлаждение и равен:

+ =0,0299+0,024=0,0539. (12)

12. Расход воздуха через сечение Г:

=1(1-0,0539-0,01)=0,9361. (13)

13. Расход топлива секундный на 1 кг воздуха:

. (14)

14. Расход газа через сечение Г:

=0,9361 (1+0,0186)=0,9535. (15)

15. Относительный расход охладителя на охлаждение турбины компрессора:

. (16)

Пункты 16 – 21, расчет теплоемкости и показателя адиабаты на входе в ТК

16. Газовая постоянная газа вычисляется по выражению:

. (17)

17. Определение относительной температуры газа на входе в турбину для использования в расчетном полиноме:

=1,4. (18)

18. Изобарная теплоемкость сухого воздуха:

=

=1,201. кДж/(кг*К).(19)

19. Комплекс Nn:

=3,6096. (20)

20. Изобарная теплоемкость газа вычисляется по формуле:

=1244,91. Дж/(кг*К) (21)

21. Показатель адиабаты газа на входе в турбину компрессора:

.=1,3003 (22)

22. Удельная работа турбины компрессора находится через удельную работу компрессора:

=429156/0,995/0,9535=452334 Дж/кг. (23)

Пункты 23 -26 по методике [1].

23. В случае отбора охладителя из-за компрессора отношение располагаемой мощности охлаждающего воздуха, поступающего в турбину к располагаемой мощности газового потока, протекающего через турбину можно определить по формуле:

. (24)

24. При упрощенных расчетах можно принять, что между термогазодинамическим КПД турбины компрессора и КПД соответствующей неохлаждаемой турбины при =1400÷1700К имеет место следующее соотношение, полученное на основании опытных данных для одноступенчатых турбин:

= -0,18( -1200)/1000=0,866. (25)

25. Изоэтропический КПД охлаждаемой турбины компрессора найдем из выражения:

= . (26)

26. Степень понижения полного давления турбины компрессора найдем по формуле:

=

. (27)

27. Температура «чистого» газа за турбиной компрессора равна:

. (28)

28. Температура газа за турбиной компрессора (по [4], формула 2.26) равна:

, (29)

где - температура охлаждающего воздуха, принято = ;

29. Расход газа через свободную турбину равен:

. (30).

30. Давление газа за турбиной компрессора

Па (31)

31. Степень понижения полного давления свободной турбины получим по выражению:

. (32)

32. Относительный расход топлива на входе в свободную турбину определим по выражению:

. (33)

Пункты 32 – 37, расчет теплоемкости и показателя адиабаты на входе в СТ

33. Газовая постоянная газа на входе в СТ вычисляется по выражению:

. (34)

34. Определение относительной температуры газа на входе в турбину для использования в расчетном полиноме:

=1,018. (35)

35. Изобарная теплоемкость сухого воздуха на входе в СТ:

=1,1424 (36)

36. Комплекс Nn:

=3,1767.(37)

37. Изобарная теплоемкость газа на входе в СТ вычисляется по формуле:

. Дж/(кг*К) (38)

38. Показатель адиабаты газа на входе в турбину компрессора

. (39)

39. Удельная работа свободной турбины равна:

=

= Дж/кг. (40)

40. Температура газа за свободной турбиной равна:

. (41)

41. Относительный расход топлива за турбиной определим о формуле:

. (42)

42. Газовая постоянная газа за турбиной вычисляется по выражению:

Дж/(кг*К) (43)

43. Определение относительной температуры газа за турбиной для использования в расчетном полиноме:

. (44)

44. Изобарная теплоемкость сухого воздуха за турбиной вычисляется по формуле

.(45)

45. Комплекс Nn для газа за турбиной рассчитывается по формуле (19).

.(46)

46. Изобарная теплоемкость газа за турбиной вычисляется по формуле:

.(47)

47. Показатель адиабаты газа на выходе из турбины компрессора:

. (48)

48. Полное давление газа за свободной турбиной:

Па. (49)

49. Относительный расход топлива за турбиной определим о формуле:

. (50)

50. Газовая постоянная газа за турбиной вычисляется по выражению:

. (51)

51. Определение относительной температуры газа за турбиной для использования в расчетном полиноме:

. (52)

52. Изобарная теплоемкость сухого воздуха за турбиной вычисляется по формуле

.(53)

53. Комплекс Nn для газа за турбиной рассчитывается по формуле (19).

.(54)

54. Изобарная теплоемкость газа за турбиной вычисляется по формуле:

.(55)

55. Показатель адиабаты газа на выходе из турбины компрессора:

. (56)

56. Потребная эффективная мощность ГТД на валу равна:

МВт. (57)

57. Фактический расход газа через двигатель определим по формуле:

кг/с. (58)

58. Фактический расход воздуха равен:

кг/с. (59)

59. Фактический секундный расход топлива определим по формуле:

кг/с. (60)

60. Часовой расход топлива определим по формуле

кг/ч. (61)

61. Эффективная удельная работа цикла на 1 кг воздуха равна:

Дж/кг(62)

62. Располагаемая удельная энергия внесенного в двигатель топлива, приходящаяся на 1 кг воздуха:

Дж/кг.(63)

63. Эффективный КПД ГТД равен:

%. (64)

64. В итоге, имеем КПД ГТУ на клеммах электрогенератора:

%. (65)

65. Удельная работа ГТУ (аналог - удельная тяга):

кВт/(кг/с). (66)



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: