Расчет тепловой схемы энергетической газотурбинной установки электростанции, страница 3

Т_КК= 608,33 К  → μh = 9922,18 кДж/кмоль,

h_КК = μh/μ_возд =9922,18/28,97 = 342,5 кДж/(кг воздуха)

Тепловой расчет основных параметров камеры сгорания ГТУ

Тепловой расчет камеры сгорания предполагает определение необ- ходимого расхода топлива В_ГТ, расчетного значения избытка воздуха и эн- тальпии газов на входе в ГТ. Эти величины связаны тепловым балансом камеры сгорания. Применительно к 1 кг сжигаемого топлива можем запи- сать:

α_кс·L₀·h_кк+В_Т·(Q^н_р·η_кс+h_топл)=(1+α_кс·Ι_υ)·h_нт ,

где η_кс  - КПД камеры сгорания (коэффициент полноты сгорания топлива),

который обычно составляет η_кс = 0,96…0,99. Принимаем η_кс = 0,99.

Энтальпию газов h_нт на входе в газовую турбину находим, пользуясь таблицами [3], при величине t_нт = 1170^оС, а также по значениям параметра состава газа β_Г за  ГТУ и молекулярной массы продуктов сгорания μ_Г за ГТУ. В общем случае величины β_Г и μ_Г рассчитываются в зависимости от состава топлива и избытка воздуха соответственно по формулам приложения 1УП

В рассматриваемом режиме принимаем температуру поступающего в

КС природного газа (возможен его предварительный подогрев):

t_ПР.Г = 5^оС  (с_ПР.Г = 2,18кДж/(кг•К), приложение 2). Тогда энтальпия сжига-емого природного газа:

h_топл = с_ПР.Г · t_ПР.Г  = 10,898кДж/кг

Решение уравнения теплового баланса камеры сгорания выполняем,

одновременно  оценивая  избыток воздуха α_кс и энтальпию газов h_нт .

Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания определяем практи- чески (рис. 1.3): прямая 1 соответствует энтальпии воздуха, найденной в конце расчета показателей осевого компрессора: h_кк = 342,5 кДж/(кг воздуха)

Рис. 1.3. Графическое определение  коэффициента избытка воздуха в КС ГТУ:

1— прямая, соответствующая значению h_кк, определенному при расчете показателей осевого компрессора; 2 — кривая, полученная при расчете уравнения теплового баланса камеры сгорания ГТУ

 Задаемся несколькими  значениями величины α_кс и, используя  уравнение теплового баланса КС, строим кривую 2 (табл. 1.3).

В процессе расчета определено:

β_ГТ =1,221;  μ_Г = 28,265; α_кс = 2,425;   h_НТ = 1383,5 кДж/кг.

Расход топлива в камере сгорания ГТУ определяем из выражения те- плового баланса КС:

В_ГТ=G_кс·(h_НТ – h_КК)/(Q^р_Н·η_кс+h_топл) = 359,92·(1383,5 – 342,498) /(43496· 0,99+ +10,898) = 8,647кг/с

Относительный расход топлива:

в_{Г Т}= В_ГТ/ G_кс       в_{Г Т} = 0,024.

Определение основных параметров рабочего тела в газовой турбине

Схема проточной части газовой турбины и процесс расширения газов в координатах h - s — диаграммы, представлены на рис. 1.4. Проточная часть современной газовой турбины обычно состоит из 3…5 ступеней. При  уменьшении их количества облегчается  охлаждение горячих деталей, но возрастает нагрузка на каждую из ступеней. Расход газов на входе G_НТ  и их начальное давление р_НТ — величины переменные и зависят от режима работы ГТУ. Начальную температуру газов Т_НТ в определенных пределах нагрузки поддерживают постоянной за счет соответствующей подачи топлива топливными регулирующими клапанами. Необходимо оговаривать условия ее определения и место, где она фиксирована. По ISO — это температура потока газов перед рабочей решеткой первой ступени лопаток при р_НВ = 0,1013 МПа, Т_НТ =288 К, d_НТ = 60%.

На данном этапе расчета тепловой схемы энергетической ГТУ опре- деляем параметры рабочего тела на входе и выходе газовой турбины, кото рые необходимы при рассчете различных вариантов  тепловых схем парога- зовых установок электростанций, а также расчетах но котлу-утилизатору, газоводяным теплообменникам и другим элементам ПГУ.