Тепловой расчёт газотурбинной установки, страница 2

-  КПД турбины: h_т1=h_т20,92;

-  КПД компрессора: h_к1=0,88;

-  потери по тракту: s_вх=0,98; s_кс=0,97;

-  механический КПД: h_мех=0,99;

-  теплоемкости рабочего тела:

 С_рт=1,15; С_ркс=1,12; С_в=1,01;

-  показатели адиабаты: k_т=1,33; k_в=1,4;

-  КПД камеры сгорания:  h_кс=0,995;

-  отн. расход охл. Воздуха: q_охл=0,025;

-  отн. расход утечек через уплотнения: q_ут=0,01;

-  отн. Расход топлива: q_топ=0,01;

-  коэффициент регенерации: r=0,8.

2.2. Выбор p_ко и расчет тепловой схемы ГТУ с заданными коэффициентами

Порядок и содержание расчета тепловой схемы сведены в табл. 2.

Таблица 3. Тепловой  расчёт  схемы  приводной   ГТУ
Обозн.	Расчетная     формула	Размер-    ность	В  а  р  и  а  н  т  ы
			1	2	3	4	5	6	7	8
pк	задаемся	-	5	6	7	8	9	10	11	12
Hк		кДж/кг	193,220	221,255	246,127	268,576	289,102	308,058	325,705	342,241
Tк	ТВ1 +	К	479,307	507,064	531,690	553,917	574,240	593,008	610,480	626,852
Hт1		кДж/кг	200,176	229,221	254,988	278,245	299,510	319,148	337,431	354,562
pт1		-	1,962	2,186	2,412	2,641	2,875	3,115	3,361	3,613
pтS		-	4,278	5,133	5,989	6,844	7,700	8,555	9,411	10,266
Тт1		K	1045,934	1020,677	998,271	978,048	959,557	942,480	926,582	911,685
Hт2		кДж/кг	194,750	206,257	213,423	217,726	220,045	220,940	220,784	219,833
pт2		-	2,180	2,348	2,483	2,592	2,678	2,747	2,800	2,841

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Hе	Нт2 ∙ν∙ηМЕХ	кДж/кг	189,428	200,621	207,591	211,776	214,032	214,903	214,751	213,826
dТr			453,302	410,890	373,265	339,305	308,254	279,578	252,882	227,867
Tr		K	932,609	917,955	904,955	893,222	882,494	872,586	863,362	854,718
Qв-r		кДж/кг	941,935	927,134	914,005	902,154	891,318	881,311	871,995	863,266
Qкс	сРкс ∙Тг ∙(1-qОХЛ -qУТ+qтоп)-        сРВ ∙ТК2 ∙(1-qОХЛ -qУТ)	кДж/кг	426,598	441,473	454,669	466,576	477,469	487,526	492,889	505,662
he		----	0,444	0,454	0,457	0,454	0,448	0,441	0,432	0,423

Продолжение табл. 3

По данным расчёта строим графики зависимости Н_е=f(p_к) и h_e=f(p_к) - рис.2.2 

и выбираем расчетное значение p_ко: для ГТУ такой схемы - между максимумами графиков Н_е=f(p_к) и h_e=f(p_к) .

Из  графика, представленного на рис.2.2, следует, что максимум величины Н_е, определяющий расход воздуха и размеры ГТУ, имеет место при p_к=12, а максимум  величины  h_е при p_к=7.

 В качестве расчётной  величины принимаем значение p_ко=9.

Уточнённый расчёт тепловой схемы на номинальный режим

 Расчет производим по методике изложенной в [1], учитывая истинные значения теплоёмкостей и показателя адиабаты после выбора оптимальной степени сжатия p_ко и определяем расход рабочего тела, исходя из заданной мощности.

Коэффициент избытка воздуха:

Средняя температура сжатия воздуха в компрессоре:

 = 431,120 К,

или t_CP = 158,120^oC.

Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в ТВД:

 = 1101,489 К,

или t_CP = 698,267 ^oC.

Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в СТ:

 = 881,690К,

или t_CP = 608,690 ^oC.

По графикам зависимости теплоемкости и показателя адиабаты от температуры и коэффициента избытка воздуха, указанных в [1], уточняем  теплофизические свойства воздуха при α =и для продуктов сгорания топлива при α = 3,92. Результаты сведены в табл. 2.2.

                                        Таблица 4.

Уточненные теплофизические свойства

Cрк,	1,018	Кк	1,394
Cртвд,	1,21	kтвд	1,313
Cрст,	1,162	kст	1,329

Степень сжатия компрессора:

π_К = 9

Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре:

Удельная работа расширения ТВД:

H_Т1 = = = 294,855

Степень расширения продуктов сгорания в ТВД:

π_Т1 ==

Температура продуктов сгорания за ТВД:

Т’_Т1 = == 982,977 К.

Степень расширения продуктов сгорания в СТ:

π_Т2 = = = 2,847

Удельная работа расширения СТ:

Н_Т2 = с_Рст ∙ Т’_Т1 ∙(1- π_Т2) ∙η_Т2 = 1,15 ∙982,977  ∙(1- 2,847) ∙0,92 = 240,254.

Уточненное значение удельной эффективной работы ГТУ:

Не = Н_Т2 ∙ν∙η_МЕХ = 240,254 ∙0,9825∙0,99 = 228,458.

Температура продуктов сгорания за СТ:

Т_Т2 = = = 776,646 К.

Определяем нагрев воздуха в регенераторе:

Температура воздуха на выходе из регенераторе:

Уточняем теплофизические свойства воздуха при температуре Т_р и α = ∞:

Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:

. Уточняем по [1] теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в КС:

.

Количество теплоты, подведенное в КС:

Q'_КС = с_Ркс ∙Т_г ∙(1-q_ОХЛ -q_УТ+q_топ)-Q_в=1,06 ∙1220 ∙(1-0,025 -0,01₊0,01)-791,418=498,549.

Эффективный КПД ГТУ:

η_е = = = 0,4537.