ГТУ работает по циклу Брайтона с регенерацией. Отработавшие продукты сгорания поступают в котел – регенератор. Лабораторная 3. Гту работает по циклу Брайтона с регенерацией. Отработавшие продукты сгорания поступают в котел регенератор
 Скачать 27.15 Kb.
|
|
Задание 1. ГТУ работает по циклу Брайтона с регенерацией. Отработавшие продукты сгорания поступают в котел – регенератор. Известны параметры воздуха:  = 0,1 МПа,  =20 .Индивидуальные параметры:  - адиабатный КПД турбокомпрессора,  - внутренний относительный КПД газовой турбины, - механический КПД,  - КПД электрогенератора,  - КПД котла – утилизатора, степень сжатия компрессора, - температура продуктов сгорания, Найти температуру и энтальпию рабочего тела во всех точках цикла. Определить: 1. КПД преобразования энергии топлива в электрическую энергию, 2. Удельную работу, затрачиваемую на сжатие воздуха в компрессоре, 3. Удельную работу турбины, 4. Эффективный КПД газовой турбины, 5. Удельное тепло, отдаваемое потребителю, 6. Температуру газа, поступающего в котел -утилизатор, 7. Коэффициент использования топлива Найдем температуру во всех точках цикла. Найдем температуру воздуха после компрессора (постоянная адиабаты для воздуха k=1,41) для точек 1,2:   Удельная энтропия   Найдем температуру воздуха для точек 3,4:      Из формулы, определяющую адиабатный КПД турбокомпрессора, найдем энтальпию рабочего тела в состоянии 2’, а затем и температуру:   Из формулы, определяющий внутренний относительный КПД газовой турбины находим:   Максимальная предельная температура, до которой можно нагреть сжатый воздух в регенераторе не превосходит  Если принять, чтотеплоемкости нагреваемого и охлаждаемого газа одинаковы, то строчка 5 в таблице1 повторяет строчку 4’. Минимальная температура, до которой продукты сгорания охлаждаются в регенераторе, равна температуре сжатого воздуха. В используемом приближении строчка 6 в таблице1 повторяет строчку 2’. Рассчитаем температуру в точке цикла 7   Расчет параметров рабочего тела в точке 8 осуществляется на основе уравнения баланса для регенератора:   Отсюда вытекает:  Таблица 1.
Найдем нужные величины. Подводимое тепло  Отводимое тепло  Термический КПД  Работа, затраченная на сжатие:  Эффективный КПД газовой турбины:   Коэффициент использования топлива  Таблица 2
Задание 2. В ГТУ со ступенчатым сжатием и ступенчатым расширением. Известны параметры воздуха: = 0,1 МПа, =20 .Индивидуальные параметры:  - адиабатный КПД турбокомпрессора, - внутренний относительный КПД газовой турбины, - механический КПД, - КПД электрогенератора,  - КПД котла – утилизатора, степень сжатия компрессора, - температура продуктов сгорания, Найти: 1. температуру сжатого воздуха после компрессора, 2. удельную работу в кДж/нм3, затрачиваемую на сжатие воздуха, 3. работу, затрачиваемую на сжатие воздуха в кДж/г, на 1 г топлива, 4. отводимое от компрессора тепло в системе охлаждения в кДж/г, на 1 г топлива, 5. удельную работу турбины в кДж/г, на 1 г топлива, 6. удельную работу ГТУ в кДж/г, на 1 г топлива, 7. отводимое тепло в атмосферу в кДж/г, на 1 г топлива, 8. удельный расход условного топлива на 1 кВт*ч электрической энергии, 9. коэффициент полезного использования топлива. Найдем:  Найдем   Температура воздуха после сжатия в первой ступени:      Сжатый в первой ступени компрессора воздух охлаждается водой до температуры практически равной . Следовательно, в состоянии 1a температура и энтальпия воздуха, который рассматривается как идеальный газ, соответственно такие же как и в состоянии 1. Коэффициент повышения давления во второй ступени компрессора такой же, как и в первой. Температура в состоянии 2a зависит только от степени повышения давления, следовательно, такая же, как и в состоянии 2. Энтальпия идеального газа зависит только от температуры, поэтому она равна энтальпии газ в состоянии 2. В состоянии 2’a энтальпия и температура      Необратимые процессы увеличивают энтальпию продуктов сгорания. Соответственно увеличивается температура в состоянии 4’.  В турбине низкого давления рабочее тело снова нагревается до температуры  за счет сгорания топлива, а затем охлаждается при переходе в состояние 4'a . Так как внутренние КПД обоих турбин взяты одинаковыми, то получаются в соответствующих точках цикла уже найденные температуры,Максимальная температура, до которой может быть нагрет воздух в регенераторе равна температуре продуктов сгорания на выходе из турбины низкого давления  . Следовательно, a .Энтальпия воздуха в этом состоянии  Для нахождения удельной энтальпии в точках 3 4'a нужно знать теплоемкость продуктов сгорания. Условное топливо можно записать в виде формулы CxHy, где = 1, =1,94. В процессе сгорания его на 1 кг топлива образуется   Тратится окислителя:  из Z кг, в качестве которого выступает воздух, содержащий 0,768 Z азота и 0,232 Z кислорода. Основной вклад в теплоемкость вносит азот, то приближенно можно написать, что  В силу свойств аддитивности теплоемкости имеет место равенство      Таблица 1.2
Энергетическая эффективность компрессора определяется затратами на сжатие 1 куб. метра воздуха при нормальных условиях. Работа турбины равна изменению энтальпии продуктов сгорания в расчете на один грамм топлива  
|
