Уточненный расчет тепловой схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов

Выбираем для ГТУ, расчет которой дан в п. 2.3.1, в соответствии с рис.2.3 номинальное значение 7. КПД турбомашин принимаем в соответствии с заданием. Уточнение теплофизических характеристик рабочих тел турбомашин: воздуха для компрессора и продуктов сгорания для турбин, - производим по средней температуре в начале и конце процесса.

Расчет ведем в следующей последовательности:

1. Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре:

,

где 1,01 кДж/(кг×К), 290 К, 0,87, 1,40.

кДж/кг.

2. Температура воздуха за компрессором:

,

К.

3. Средняя температура процесса сжатия воздуха в компрессоре:

К,

или 141,4 .

4. Уточняем теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия (прил. 1, 2) (уточненным величинам присваиваем индекс ):

1,017 кДж/(кг×К); 1,394; 0,283.

5. Уточненное значение удельной работы сжатия компрессора:

кДж/кг.

6. Уточненное значение температуры воздуха за компрессором:

К.

7. Уточненное значение средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре:

К.

Ввиду малости изменения значения средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре дальнейшего уточнения теплофизических параметров воздуха не требуется.

8. Определяем коэффициент избытка воздуха продуктов сгорания по формуле или рис.2.2 : .

9. Степень расширения продуктов сгорания в турбинах ГТУ:

,

.

10. Удельная работа расширения турбины компрессора:

,

кДж/кг.

11.Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора:

,

где 1,15 кДж/(кг×К).

К.

12. Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:

,

или .

13. Уточняем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха :

кДж/(кг×К); 1,322; 0,244.

14. Уточняем температуру продуктов сгорания за турбиной компрессора и среднюю температуру процесса расширения в турбине компрессора:

К,

К.

Поскольку изменение средней температуры продуктов сгорания составляет 2,9 К, то дальнейшего уточнения значений теплоемкости и показателя адиабаты не требуется.

15. Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:

,

 

.

16. Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине:

.

17. Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при начальной температуре продуктов сгорания в силовой турбине (изменением величины вследствие подмешивания в проточную часть охлаждающего воздуха пренебрегаем):

1,16 кДж/(кг×К); 1,320; 0,242.

 

18. Определяем работу расширения силовой турбины:

,

кДж/кг.

19. Вычисляем температуру продуктов сгорания за силовой турбиной:

,

К.

20. Определяем среднюю температуру процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:

; К,

или .

21. Определяем теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения в силовой турбине:

1,14 кДж/(кг×К); 1,327; 0,246.

21. Уточняем значение работы расширения силовой турбины:

кДж/кг.

22. Уточняем значение температуры продуктов сгорания за силовой турбиной:

К.

23. Уточняем значение средней температуры процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:

К.

Дальнейшего уточнения теплофизических параметров при расширении продуктов сгорания в силовой турбине не требуется.

24. Удельная полезная работу ГТУ:

кДж/кг.

25. Определяем нагрев воздуха в регенераторе:

К.

26. Температура воздуха на выходе из регенератора (на входе в камеру сгорания):

К.

27.Уточняем теплофизические свойства воздуха (прил.3) при температуре и :

1,04 кДж/(кг×К).

28. Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:

кДж/кг.

29. Теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в камере сгорания:

1,08 кДж/(кг×К).

30. Количество теплоты, подведенное в камере сгорания:

кДж/кг.

31. Эффективный КПД газотурбинной установки:

.

32. Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность:

кг/с.

33. Расходы рабочего тела для турбин ГТУ:

По полученным расходам рабочего тела на турбины и компрессор и адиабатным теплоперепадам осуществляют проектирование или моделирование компрессора и расчет проточной части турбин.