1.1.12 Степень понижения давления продуктов сгорания в ТВД
πтвд = (1 – 
)
= (1-
)
= 1,77,
где ηтвд = 0,92 – кпд турбины высокого давления.
1.1.13 Суммарная степень понижения давления в турбине
πΣ = πкнд.πквд.σвх.σкс.σдиф.σох.σр = 3,40.4,12.0,99.0,98.0,99.0,97.0,97 = 12,6,
где σкс = 0,98; σдиф = 0,99; σох = 0,97; σр = 0,97 – потери полного давления в, соответственно, камере сгорания, выходном диффузоре, охладителе, регенераторе.
1.1.14 Степень понижения продуктов сгорания продуктов сгорания в СТ
πст =
= 
= 4,63.
1.1.15 Работа расширения силовой турбины
Lст=Срг.Твх-ст.(1–
).ηст=1,15.1188,1.0,92.(1-4,63-0,25)=399,9
кДж/кг,
где ηст = 0,92 – кпд силовой турбины.
1.1.16 Удельная полезная работа ГТУ
Le = Lст.νвх-тнд.ηм = 399,9.0,973.0,995 = 387,3 кДж/кг,
где νвх-тнд = 0,973 – коэффициент расхода на входе в сечение ТНД.
1.1.17 Температура продуктов сгорания за СТ
К.
1.1.18 Температура воздуха после регенератора
К,
где r = 0,86 – степень регенерации.
1.1.19 Расход воздуха в цикле
кг/с,
где Ne = 100,0 МВт – заданная мощность ГТД.
1.1.20 Количество теплоты, подведенное к КС
Q1=Сркс.νвх-г.Тг.ηг-1-Срв.νвх-квд.Тр=1,15.0,95.1495,0.0,995-1-1,01.0,93.808,4 =882,1 кДж/кг,
где ηг = 0,995 – коэффициент полноты сгорания топлива;
νвх-квд – коэффициент расхода на входе в сечение КВД.
1.1.21 Эффективный КПД газотурбинной установки
ηе =
.100%=
.100%= 43,7 % .
1.2 Уточненный расчет тепловой схемы
1.2.1 Средняя температура процесса сжатия воздуха в КНД
Тср = (Твх + Ткнд).0,5 = (288,2+425,0).0,5 = 356,5 К.
1.2.2 Уточненные теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия (Тср = 356,5 К; α = ∞ )
Срк = 1,009 кДж/(кг.К); к = 1,398; 
= 0,285.
1.2.3 Уточненное значение удельной работы сжатия КНД
Lкнд = 1,009 .288,2.((3,400,285)-1)
.
= 137,7 кДж/кг.
1.2.4 Уточненное значение температуры воздуха за КНД
Ткнд = 288,2+
=424,5
К.
1.2.5 Средняя температура процесса сжатия воздуха в КВД
Тср = (Ткнд + Тквд) .0,5= (348,0+545,0) .0,5= 446,5 К
1.2.6 Уточненные теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия (Тср = 446,5 К; α = ∞ )
Срк = 1,02 кДж/(кг.К); к = 1,391; 
= 0,281.
1.2.7 Уточненное значение удельной работы сжатия КВД
Lквд = 1,02.348,0.((4,120,281)-1)= 197,0 кДж/кг.
1.2.8 Уточненное значение температуры воздуха за КВД
Тквд = 348,0+
=
541,1 К.
1.2.9 Коэффициент избытка воздуха продуктов сгорания
α = 3,57.
1.2.10 Удельная работа расширения ТВД
Lтвд=
=
= 208,4 кДж/кг.
1.2.11 Температура продуктов сгорания за ТВД
Ттвд = Тг –
=
1495,0-
= 1313,8 К
1.2.12 Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в ТВД
Тср = (1495,0+1313,8) .0,5= 1404,4 К.
1.2.13 Теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения Тср = 1404,4 К и коэффициенте избытка воздуха α = 3,57
Срт = 1,267 кДж/(кг.К); к = 1,294; 
= 0,227.
1.2.14 Уточненная температура продуктов сгорания за ТВД
Ттвд = 1495,0-
=
1330,5 К.
1.2.15 Степень повышения давления продуктов сгорания в ТВД
πтвд = (1 – 
)= (1-
)
= 1,75.
1.2.16 Удельная работа расширения ТНД
Lтнд= 
=
= 141,7 кДж/кг.
1.2.17 Температура продуктов сгорания за ТНД
Ттнд = Ттвд –
=
1330,5-
= 1207,3 К.
1.2.18 Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в ТНД
Тср = (1330,5+1207,3) .0,5= 1216,9 К.
1.2.19 Теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения Тср = 1216,9 К и коэффициенте избытка воздуха α = 3,57
Срт = 1,247 кДж/(кг.К); к = 1,300; = 0,231.
1.2.20 Уточненная температура продуктов сгорания за ТНД
Ттнд = 1330,5-
=
1216,9 К.
1.2.21 Степень расширения продуктов сгорания в ТНД
πтнд = (1–
)= (1-
)
= 1,45.
1.2.22 Суммарная степень понижения давления в турбине
πΣ = πкнд.πквд.σвх.σкс.σдиф.σпо.σох = 3,40.4,12.0,99.0,98.0,99.0,97.0,97 = 12,7.
1.2.23 Степень расширения продуктов сгорания в СТ
πст = 
= 
= 4,97.
1.2.24 Работа расширения силовой турбины
Lст=Ср.Твх-ст.(1–
).ηст=1,15.1216,9.0,92.(1-4,97-0,25)=425,2
кДж/кг.
1.2.25 Удельная полезная работа ГТУ
Le = Lст.νвх-ст.ηм = 425,2.0,973.0,995 = 411,8 кДж/кг.
1.2.26 Температура продуктов сгорания за силовой турбиной
Тст = Ттнд -
=
1216,9– 
= 858,8 К.
1.2.27 Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в СТ
Тср = (1216,9+858,8) .0,5= 1037,8К.
1.2.28 Теплофизические свойства продуктов сгорания при температуре продуктов сгорания в СТ, Тср = 1037,8 К, и коэффициенте избытка воздуха α = 3,57
Срт = 1,207 кДж/(кг.К); к = 1,313; = 0,238.
1.2.29 Уточненное значение работы расширения СТ
Lст =1,207.1216,9.0,92.(1-4,97-0,238) = 429,3 кДж/кг.
1.2.30 Уточненная удельная полезная работа ГТУ
Le = Lст.νвх-ст.ηм = 429,3.0,973.0,995 = 415,8 кДж/кг.
1.2.31 Уточненное значение температуры продуктов сгорания за силовой турбиной
Тст = Ттнд -
=
1216,9 –
= 872,4 К.
1.2.32 Температура воздуха после регенератора
К.
1.2.33 Теплофизические свойства воздуха перед камерой сгорания, Тр = 826,0 К и α = ∞
Срв = 1,107 кДж/(кг.К).
1.2.34 Теплофизические свойства продуктов сгорания после подвода теплоты в камере сгорания, Тг = 1495,0 К и α = 3,57
Срг = 1,269 кДж/(кг.К).
1.2.35 Количество теплоты, подведенное к КС
Q1=Срг.νвх-г.Тг.ηг-1-Срв.νвх-квд.Тквд=1,269.0,95.1495,0.0,995-1-1,107.0,93.826,0=960,9 кДж/кг.
1.2.36 Эффективный КПД газотурбинной установки
ηе=
.100%=
.100%= 43,1 %.
1.2.37 Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность
Gв =
=
=
240,5 кг/с.
1.2.38 Расход рабочего тела
Gг = Gв
кг/с.
В ходе теплового расчета были рассмотрены принципиальные тепловые схемы газотурбинных двигателей. Среди них выбрана наиболее эффективная схема для расчета ГТД мощностью 100 МВт. Выбор производен исходя из сравнительного анализа коэффициентов полезного действия, полезной работы и расхода рабочего тела в цикле (что характеризует габариты установки), а так же температуры рабочего тела на выхлопе, которая влияет на стоимость материалов для регенератора и последних ступеней турбины (она не должна превышать в конечном итоге 550-600 оС). Параметры расчитанного ГТД: Тг = 1495 К; πк = 14; Gв = 240,5 кг/с; Твых = 872,4 К; r = 0,86; ηе = 43,1 %.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.