Расчет тепловой схемы энергетической газотурбинной установки электростанции, страница 4

1. Потеря давления газов в тракте «компрессор - камера сгорания - вход в газовую турбину»:

 = 0,025 · (424,2/395)² · 608,326/628,3 = 0,0279 МПа.   

Рис. 1.4. Схема проточной части газовой турбины (а) и процесс расширения газов  в h - s диаграмме (б):

1-1 - сечение входа в конфузорный  патрубок ГТ (НТ); 0-0 - сечение входа в сопловый аппарат первой ступени ГТ; Z - Z — сечение выхода газов из последней ступени; Д-Д -  сечение выхода газов из диффузора ГТ

2. Давление газов на входе в газовую турбину:

р_НТ  = р_КК -    =  1,322 — 0,0279 = 1,294 МПа.

3. Расход газов на входе в газовую турбину:

G_НТ=G_КС+В_ГТ = 359,92 + 8,647 = 368,567 кг/с.

4. Коэффициент сопротивления выхлопа газов за ГТУ при ее работе в  автономном режиме (сброс газов за диффузором а атмосферу) обычно сос- тавляет  ξ_вых = 0,03…0,05.

Применительно к ГТЭ-115-1170 (заводские данные): ξ_вых = 0,0365. давление газов за ГГУ:

5. Давление газов за ГТУ:

р_КТ = р_НВ ·(1+ξ_ВЫХ) =  0,1013·(1+0,0365) = 0,105МПа.

6. Степень расширения газов в проточной  части ГТ:

π_ГТ = р_НТ/р_КТ = 1,294/0,105 = 12,325.

Поток рабочего тела через проточную часть ГТ можно условно раз делить на две составляющие, которые объединяются в итоге в один сум -марный расход газов. Первая из составляющих - это газы, которые с на- чальной температурой Т_НТ, расширяются в проточной части до температуры на выхлопе Т_КТ. Вторая — это охлаждающий воздух, который подается а турбину из проточной части компрессора, затем сбрасывается в поток газов и условно охлаждается до температуры Т_КВ. В итоге, смешение этих составляющих приводит к образованию суммарного расхода рабочего тела с температурой Т_СМ. Ниже приведено определение этих температур.

7. Газовая постоянная [8]:

а) газовая постоянная чистых продуктов сгорания (ЧПС):

R_чпс= =0, 32 кДж/(кг· К)

где  = 0,1899 кДж/(кг·К),  = 0,0936,  = 0,4615 кджI(кг- К),

= 0,2016,  = 0,2968 кДж/(кг·К),  = 0,7048;                                                     б) доля воздуха в потоке газов ГТ определяется отношением количества воздуха, не участвующего в процессе горения к сумме 1 кг топлива и общего количества воздуха, поступающего в камеру сгорания ГТУ:

g_В= L₀·(α_кс - 1)/(1+α_кс·L₀) = 16,62·(2,425—1)/( 1 + 2,425)· 16,62 = 0,573

в) газовая постоянная рабочего тела в ГТ:

R_Г = R_ЧПС·(1 – g_В) +R_В·g_В =0,32·(1— 0,573)+ 0,287·0,573 = 0,301 кДж/(кг · К).

8. Определение среднеарифметической величины теплоемкости:

В первом приближении принимаем: Т =Т_КТ = 810,95 К

Среднеинтегральная теплоемкость для различных компонентов продуктов сгорания в воздуха (табл. 1 [8]):

      = 0,8298 + 377, 56·10^-6·(Т —273),

 =1,8334+311,08·10^-6·(Т —273)

=1,0241+88,55·10^-6·(Т —273)

=0,9956+92,99·10^-6·(Т —273).

Среднеинтегральная теплоемкость чистых продуктов сгорания:

_ЧПС= = 1,240 кДж/(кг·К).

Среднеинтегральная теплоемкость газов (с учетом избытка воздуха):

 = _ЧПС ·(1 — g_В) + ·g_В =1,124 кДж/(кг·К),

_ВХ =  (Т_НТ ) =1,174 кДж/(кг·К),

_ВЫХ = = 1,124 кДж/(кг·К).

Среднеарифметическая величина теплоемкости  газов в интервале тем-ператур Т_НТ… Т_КТ равна:

 =(_ВХ  + _ВЫХ)/2 = (1,174 + 1,124)/2 = 1,149кДж/(кг·К).

9. Температура газов за газовой турбиной без учета влияния охлаждающего воздуха:

= 1443·[1– (1 - 12,326 ^0,301/1,149)·0,9083] = 810,95К.

Для современных  энергетических ГТУ значения η_ГТ  - КПД проточной части газовой турбины находятся в пределах  0,9…0,94. В рассматриваемом режиме принимаем КПД проточной части ГТ. пользуясь заводскими данными

η_ГТ = 0,9083

10. Определение теплоемкости смеси газов и  охлаждающего воздуха на выхлопе ГТ.