ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 14.12.2021
Просмотров: 1646
Скачиваний: 6
Ексергетичний ККД ГТУ
h
eГТУ
=
h
ец
×h
екз
= 0,446
×
0,655 = 0,292.
Із наведеного ексергетичного аналізу видно, що найбільші ексерге-
тичні втрати - з відпрацьованими газами і в процесі підведення теплоти в
камері згорання .
Задача 7.1.3
. Теоретичний цикл ГТУ з потужністю електрогенерато-
ра 25 МВт працює з мірою підвищення тиску
l
= 16 і температурою газів
перед турбіною Т
3
= 1323 К. Приймаючи теплоємності газів сталими, ви-
значити витрату умовного палива в циклі, а також його економію в разі за-
стосування двоступінчастого стиску і регенеративного підігріву повітря
(рис.7.2) з мірою регенерації
s
= 0,7. Параметри зовнішнього повітря:
Р
1
= 0,1 МПа, Т
1
= 288 К.
Рисунок 7.2 - Схема ГТУ і зображення циклу на Т-S діаграмі. ІСК і
ІІСК – перший і другий ступені компресора; ГО – газоохолодник; РП - ре-
генеративний підігрівник повітря; КЗ – камера згорання; ГТ – газова турбі-
на; ЕГ - електрогенератор.
Розв’язування
Розрахунки циклу ГТУ без регенерації.
Міра підвищення тиску в кожному ступені компресора
l
z
=
l
1/z
= 16
1/2
= 4.
Температура повітря після кожного ступеня стиску, К
T
2
= T
1
×l
k
/
)
1
k
(
z
-
= 288
×
4
(1,4-1)/1,4
= 288
×
4
0,2857
= 428.
Робота, яка витрачена на стиск повітря в компресорі, кДж/кг
l
к
= z
×
C
p
(T
2
– T
1
)= 2
×
1,004
×
(428 – 288) = 281.
Температура газів на виході з газової турбіни, К
P'
2
T
2
P
1
T
1
I ск
II ск
ГО
P
2
P
4
P
2
Р'
2
T
4
T
2
T
1
T
3
T
ч
В
у
К
3
ГТ
РП
Ne
ЕГ
T
T
3
T
4
T
n
T
2
T
1
1
2
S
1'
2'
П
4
3
T
4
= T
3
/
l
(k-1)/k
= 1323/16
0,2857
= 599.
Питома робота газів в турбіні, кДж/кг
l
т
= C
p
(T
3
– T
4
)= 1,004 (1323 - 599) = 726,89.
Питома робота циклу, кДж/кг
l
ц
=
l
т
–
l
к
= 726,89 – 281 = 445,89.
Питома теплота, що підведена в камері згорання, кДж/кг
q
кз
= С
р
(Т
3
– Т
2
)= 1,004 (1323 - 428) = 898,58.
Термічний ККД циклу ГТУ
h
t
=
l
ц
/q
кз
= 445,89/898,58 = 0,496.
Питома витрата умовного палива, кг/кВт
×
год
b
у
= 0,123/
h
t
= 0,123/0,496 = 0,248.
Загальна витрата умовного палива, кг/с
B
у
= b
у
×
N
e
/3,6 = 0,248
×
25/3,6 = 1,722.
Витрата робочого тіла, кг/с
G = N
e
×
10
6
/
l
ц
= 25
×
10
3
/445,89 = 56,067.
Теплота потужність, яка втрачається з відпрацьованими газами, МВт
Q
вг
=G
×
C
p
(T
4
– T
1
) = 56,067
×
1,004
×
(599 – 288 )
×
10
-3
= 17,5.
Розрахунки циклу ГТУ з регенерацією.
В цьому разі питомі роботи компресора, газової турбіни і циклу за-
лишаються незмінними. Температура повітря за другим ступенем компре-
сора підвищується в регенеративному підігрівнику до значення Т
п
, яке ви-
значається із виразу міри регенерації:
s
= (T
n
– T
2
)/ (T
4
– T
2
).
Отже, значення температури підігрітого в РП повітря, К
T
n
= T
2
+
s
(T
4
– T
2
)= 428 + 0,7 (599 - 428) = 547,7.
Теплота, яка підведена в камері згорання, кДж/кг
q
p
кз
= C
p
(T
3
- T
n
)= 1,004 (1323 – 547,7) = 778,4.
Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією
h
p
t
=
l
ц
/q
p
кз
= 445,89/778,4 = 0,5728.
Питома витрата умовного палива, кг/кВт
×
год
b
р
у
= 0,123/
h
р
в
= 0,123/0,5728 = 0,2147.
Загальна витрата умовного палива, кг/с
B
р
у
= b
р
у
×
N
e
/3,6 =0,2147
×
25/3,6 = 1,49.
Температура газів на виході з регенератора з рівняння його теплово-
го балансу, К
T
г
= T
4
– (T
n
– T
2
)= 599 – (547,7 – 428) = 479,3.
Теплова потужність, яка втрачається з відпрацьованими газами, МВт
Q
р
вг
= G
×
C
p
(T
2
– T
1
)= 56,07
×
1,004 (479,3 - 288)
×
10
-3
=10,7.
Економія умовного палива в циклі завдяки регенерації теплоти, т/год
D
В
у
= (В
у
- B
р
у
)
×
3,6 = (1,722 – 1,49)
×
3,6 = 0,835
або
D
В
у
= (Q
вг
- Q
р
вг
)
×
3,6/ Q
р
ну
×
= (17,5 – 10,7) 3,6/29,3 = 0,835.
7.2 Завдання для самостійної роботи
Виконати розрахунки циклу газотурбінної установки, визначити ви-
трату умовного палива, скласти ексергетичний баланс. В розрахунках при-
йняти, що початкові параметри повітря перед компресором дорівнюють
Р
1
= 101,3 кПа, Т
1
= 288 К; коефіцієнти корисної дії компресора і газової
турбіни – 0,85 і 0,87, відповідно; ККД камери згорання – 0,98; ККД елект-
рогенератора – 0,985. Інші дані для розрахунків згідно із заданим варіан-
том вибрати з табл.7.1.
Примітка
. Якщо в результаті розрахунків або за умови завдання мі-
ра підвищення тиску
l ³
9, то застосовується схема ГТУ з двоступінчастим
стиском повітря в компресорі з проміжним охолодженням після першого
ступеня до початкової температури.
Таблиця 7.1 – Дані для розрахунків циклу ГТУ
Показники
Ва
рі
ан
т
N
e
, МВт
Ви
трат
а
газ
у
V
,
тис
. м
3
/год
Т
3
, К
Т
2
, К
l
=Р
2
/Р
1
Т
3
/Т
2
r
1
/
r
2
r
1
/
r
4
r
4
/
r
3
r
4
/
r
2
D
T
=
T
n
-T
2
, К
q
=
Т
4
-Т
2
, К
s
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
1
72
2,5
100
0,65
2
6
600
0,145
0,75
3
84
14
90
0,73
4
4
0,4
80
0,66
5
96
1323
0,13
0,8
6
10
2
70
0,7
7
78
0,375
95
0,75
8
2,5
1273
2,2
0,62
9
108
0,365
0,16
0,65
10
16
16
100
0,74
11
127
590
2,3
0,75
12
25
2,4
0,14
0,72
13
145
0,14
0,15
0,65
14
1,5
0,42
105
0,68
15
33
17
80
100
16
148
585
75
0,75
17
45
0,4
0,155
100
18
96
1173
2,2
80
0,72
19
52
2,6
90
0,75
Продовження таблиці 7.1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
20
135
2,25
0,155
0,7
21
60
1293
0,43
0,16
22
116
18
2,4
0,75
23
72
580
80
120
24
69
0,425
100
0,78
25
75
2,45
0,157
0,68
26
84
0,135
95
0,7
27
12,5
20
0,15
100
28
58
1273
2,3
95
29
90
595
85
0,73
30
48
0,127
90
115
31
100
2,5
0,147
100
32
72
22
90
0,76
33
45
2,45
0,155
87
34
55
1323
0,46
95
35
57
575
85
0,72
36
115
15,6
0,15
80
37
25
0,13
90
0,75
38
37
2,35
0,42
0,73
39
108
2,47
85
110
40
67
585
80
0,68