Питома теплота, підведена до РТ

(4.10)

(кДж/кг К)

Питома теплота, відведена від РТ

(4.11)

(кДж/кг К)

Питома робота циклу

l_k = q_1k + q_2k (4.12)

l_k = q_1k + q_2k = 1187, 278 -286, 776=900, 512 (кДж/кг К)

4.3 Визначення площі теплообміну регенератора ГТУ

Наявна питома теплота, яка теоретично може бути передана у регенераторі гарячим теплоносієм холодному, знаходиться з формули

q_{p max} = C_pm∙ (T₄ – T₂) (4.13)

q_{p max} = C_pm∙ (T₄ – T₂)=1, 028(758, 894-456, 132)=311, 183 (кДж/кг К)

де C_pm – теплоємність теплоносія (в даному випадку РТ);

T₄ – температура РТ у кінці адіабатного розширення;

T₂ – температура РТ у кінці адіабатного стиску,

Для здійснення теплообміну між гарячими і холодними теплоносіями у регенераторі необхідна різниця температур, Тому передана теплота у регенераторі q_p менша від наявної теплоти q_{p max}, Величина переданої теплоти у регенераторі визначається по формулі

q_p = σ · q_{p max}, (4.14)

де

σ – степінь регенерації,

q_p = σ · q_{p max}=0, 26·311, 183=80, 908 (кДж/кг К)

Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти

(4.15)

Площа поверхні теплообміну регенератора визначається за формулою

, (4.16)

де

G - секундна витрата теплоносія, кг/с;

k_Т - середнє значення коефіцієнта теплопередачі у регенераторі, Вт/(м·К);

Δ t - середня різниця температури у регенераторі, К,

Середня різниця температури (температурний перепад) для теплообмінних апаратів з протитічною (рис. 5, 1) схемою руху теплоносіїв визначається з співвідношення

Температура гарячого теплоносія на вході і теплообмінник

(4.17)

(º С)

Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника

(4.18)

– температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник;

– температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника;

– температура холодного теплоносія на вході;

– температура холодного теплоносія на виході,

Рисунок 4.1 – Схема потоку у теплообмінному апараті

Водяний еквівалент теплоносія:

(4.19)

(º С)

Температура холодного теплоносія на вході і теплообмінник

(4.20)

(º С)

Температура холодного теплоносія на виході з теплообмінника

(4.21)

(º С)

Тому площа поверхні теплообміну регенератора

(м²),

Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти визначаються за наступними залежностями:

тиски P₅ = P₁ = P₄; P₆ = P₃ = P₂

температури Т₅ = + 273, 15=680, 176(К); Т₆ = + 273, 15=534, 85(К)

питомі об’єми (м³/кг);

(м³/кг),

зміна питомої ентропії ;

(кДж/кг К)

(кДж/кг К).

5 Паливо і продукти його згоряння

Нижчу теплоту згорання рідких і твердих палив при відсутності довідкових даних можна визначити за формулою Д.І. Мендєлєєва: (5.1)

де

Hu – нижча теплота згорання палива, кДж/кг;

C^P, H^P, O^P, S^P_л, W^P – масова концентрація вуглецю, водню, кисню, сірки і вологи у робочій масі палива, %.

Для мазуту Московського заводу марки 200:

C^P=87, 09%; H^P=9, 81%; O^P=0, 31%; S^P_л= 2, 58%; W^P=0, 019%

(кДж/м³)

Стехіометрична витрата сухого повітря для згорання 1кг твердого або рідкого палива:

V^o = 0, 0889·(C^P + 0, 375· S^P_л ) + 0, 265·H^P – 0, 0333·O^P (5.2)

V^o = 0, 0889·(87, 09 + 0, 375·2, 58 ) + 0, 265·9, 81 – 0, 0333·0, 31 =10, 418 м² /кг

Об’єм складових продуктів згорання 1кг рідкого палива при коефіцієнті надлишку повітря:

-діоксид вуглецю ; (5.3)

-азот ; (5.4)

-кисень ; (5.5)

-діоксид сірки ; (5.6)

-водяна пара

(5.7)

В формулі (6.7) позначено:

W_Ф - волога вдування або парового розпилення мазуту, кг/кг.

Переважно парові форсунки споживають 0, 3 ÷ 0, 5 кг пари на 1 кг мазуту [7, ст.277]. Для газомазутних пальників, в яких використовуються форсунки заводу “Ільмарине” з паровим розпиленням мазуту можна приймати

W_Ф = 0.05 кг/кг [6, с.355].

= 1, 626 (м³/м³);

=10, 942 (м³/м³);

=0, 7(м³/м³);

=0, 01806 (м³/м³);

=1, 373 (м³/м³);

Об’єм продуктів згорання 1кг рідкого(твердого) палива або 1м³ газоподібного палива.

V_пз0 = + + + + (5.8)

V_пз0 = 14, 781 (м³)

6 Енергетичні характеристики ГТУ

Теоретична потужність ГТУ

(7.1)

де

G – масова витрата РТ, кг/с

(кВт)

Секундна витрата рідкого (твердого) палива, кг/с

G_п = N/(Hu·η _t), (7.2)

G_п = N/(Hu·η _t)=5849, 696/(40251, 917·0, 366)=0, 397(кг/с).

Секундна витрата повітря для згорання палива, м³ /с

V_пов =G_п ·α ·V°, (7.3)

Vпов =Gп ·α ·V° =0, 397·1, 4·10, 418 =5, 791 (м³ /с).

Секундне утворення продуктів згорання палива, м³ /с

V_пз = G_п·V_пз0, (7.4)

­ V_пз = G_п·V_пз0=0, 397·14, 781=5, 869(м³ /с).

7 Вибір обладнаня

7.1 Теплообмінники

За значенням площі теплообміну F=158, 147 м² вибираємо теплообмінний конденсатор з нерухомими трубними решітками ГОСТ-15119-79

7.2 Вентилятори і димососи

При годинній подачі повітря 20, 484 , вибираємо дуттєвий вентилятор ВД-12 і димосос Д-12 Бійського котельного заводу.

7.3 Форсунки і пальники.

Для подачі мазуту при секундна витрата рідкого палива 0, 397 кг/с, вибираємо Вихровий з центральною подачею газу і мазуту, одно потоковим

підведенням повітря і тангенціальним регістром.

Висновки

Результати розрахунків проведених в даній роботі, вказують на те, що ГТУ є перспективними двигунами. Маючи відносно малі габарити, такі установки дають можливість передавати через них великі енергетичні потоки і отримувати велику енергетичну потужність.

На основі побудованих робочої і теплової діаграм циклу ГТУ можна зробити висновок, що термічний ККД циклу є досить високим. Проте його значення можна підвищити, якщо значно збільшити початкову температуру газу перед входом в турбіну. Однак для цього необхідні нові жароміцні сталі і це є однією із серйозних проблем подальшого широкого застосування ГТУ, тому що найвідповідальніші елементи конструкції установки також вимагають покращення якості жароміцних матеріалів.

Для збільшення економічності газотурбінної установки можна рекомендувати збільшити ККД компресора, який входить в систему установки, оскільки приблизно 70% потужності газової турбіни витрачається на привід компресора і тому ефективний ККД ГТУ головним чином залежить від якості його роботи.

Потужність даної газотурбінної установки становить кВт.

Секундна витрата рідкого палива становить 0, 087 кг/с.

Секундна витрата повітря для згорання палива 1, 196 м³/с.

В даній установці секундне утворення продуктів згорання палива рівне 1, 286 м³/с.

Площа теплообміну регенератора рівна 158, 147 м².

Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією становить 36, 6%, а без регерації 75, 8%.

 

 

Література

1. Козак Любомир Юрійович. Методичні вказівки по виконанню курсової роботи з дисципліни «Термодинаміка, теплопередача і теплосилові установки». / Козак Л.Ю., Дем’янчук Я.М., Войцехівська Т.Й. Івано-Франківськ: 2002. – 33 с.

2. Козак Ф.В. Расчеты теплоемкостей и характеристик газовых смесей / Киев: УМК 160, 1989. -89с.

3. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника / – М: Высшая школа, 1980.

4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача / – М: Высшая школа, 1975. – 496 с.

5. Теплотехнический справочник. / Под ред. В.Н. Юренова и П.Д. Лебедева – М: Энергия, 1975. – 744 с.

 

 

Зміст

Вступ …………………………………………...............................................…4

1. Порівняльна характеристика ГТУ закритого і відкритого типів. Принципова схема ГТУ, її робота................................................................... 6

2. Параметри стану робочого тіла в характерних точках циклу. Визначення теплоємності робочого тіла............................................................................. 10

3. Побудова робочої і теплової діаграм циклів ГТУ.....................................14

4. Розрахунок основних енергетичних показників циклів ГТУ і Карно. Визначення площі теплообмінника................................................................20

5. Паливо і продукти його згоряння...............................................................26

6. Енергетичні і економічні характеристики ГТУ........................................28

7. Вибір обладнання...................................................................................... 29

Висновок……..……........................................................................................30

Література……..…….....................................................................................31

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться с друзьями: