Файл: Курсовая работа по дисциплине Техническая термодинамика.docx

Скачать файл (1,17Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Курсовая работа

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.11.2023

Просмотров: 77

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Министерство науки и высшего образования РФ

ФГАОУ ВО «Северо – Восточный федеральный университет

имени М. К. Аммосова»

Физико – технический институт

Кафедра теплофизики и теплоэнергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Техническая термодинамика»

9 вариант

Выполнил: студент группы Эо-21

Захарова Ольга Христофоровна

Проверил: заведующий кафедры

Саввинова Надежда Александровна

Оценка___________________

Подпись__________________

Якутск 2023 год.

Содержание Введение………………………………………………………………………….3 Часть 1……………………………………………………………………………5 Часть 2……………………………………………………………………………9 Заключение……………………………………………………………………..13 Список литературы……………………………………………………………14

Введение

Газотурбинные установки относятся к числу двигателей внутреннего сгорания. Газ, получившийся в результате сгорания топлива в камере сгорания, направляется на турбину. Продукты сгорания, расширяясь в сопловом аппарате и на рабочих лопатках турбины, производят на колесе турбины механическую работу.

ГТУ по сравнению с поршневыми двигателями обладают целым рядом преимуществ:

1) простота силовой установки;

2) отсутствие поступательно движущихся частей, что позволяет повысить механический к.п.д.;

3) получение больших чисел оборотов, что позволяет существенно снизить вес и габариты установки;

4) осуществление цикла с полным расширением и тем самым большим термическим к.п.д.

Эти преимущества ГТУ способствовали ее распространению во многих отраслях техники и особенно в авиации.

В основе работы ГТУ лежат идеальные циклы, состоящие из простейших термодинамических процессов. Термодинамическое изучение этих циклов базируется на предположениях аналогичных тем, которые были сделаны в предыдущем разделе (циклы ДВС), а именно: циклы обратимы, подвод теплоты происходит без изменения химического состава рабочего тела цикла, отвод теплоты предполагается обратимым, гидравлические и тепловые потери отсутствуют, рабочее тело представляет собой идеальный газ с постоянной теплоемкостью.

К числе возможных идеальных циклов ГТУ относят:

а) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) - цикл Брайтона;

б) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const);

в) цикл с регенерацией теплоты.

Во всех циклах ГТУ отвод теплоты при наличии полного расширения в турбине происходит при постоянном давлении.

Основным циклом современных паротурбинных установок (ПТУ) является цикл Ренкина на перегретом паре. Перегретый пар с давлением р ₁ и температурой t ₁ поступает в паровую турбину ПТ (рис. 3.1), где, адиабатически расширяясь, совершает работу. После турбины влажный пар с давлением р ₂ поступает в конденсатор К, где, отдавая теплоту охлаждающей воде, полностью конденсируется при p = const и t = const. Конденсат с помощью питательного насоса ПН, адиабатически повышающего его давление до р ₁, вновь подается в парогенератор (паровой котел) ПГ, в котором получает теплоту от горячих продуктов сгорания топлива, нагревается при постоянном давлении p ₁ до температуры кипения, испаряется, а образовавшийся сухой насыщенный пар перегревается в пароперегревателе ПП до температуры t ₁. Теоретический цикл, совершаемый в данной установке, представлен на рис. 3.2.

Задание 1. Цикл ГТУ

Определить значение эффективного КПД η_e и эффективной мощности N_e ГТУ без регенерации теплоты по заданной степени повышения давления в компрессоре π=Р₂/Р₁, известным внутренним относительным КПД компрессора η_ки турбины η_т , температуре воздуха перед компрессором t₁ , температуре газа перед турбиной t₃ и по известному расходу воздуха через ГТУ – G_в. В расчете принимать: теплоемкость воздуха С_р=1050 Дж/кгК; показатель адиабаты к=1,4; механический КПД ГТУ η_м=0,98. Изобразить схему ГТУ без регенерации и дать к ней необходимые пояснения. Показать, как зависит внутренний КПД ГТУ от степени повышения давления в компрессоре η_i =f(π) при Т₃=const. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1. Привести рисунки: принципиальная схема ГТУ, pυ- и TS- диаграмму цикла, зависимость η_i =f(π).

Последняя цифра шифра	t_{1 ,}С	t₃, С	π	Предпоследняя цифра шифра	η_к	η_т	G_в, кг/с
9	5	760	6,2	9	0,82	0,89	57

Решение:

Удельный объем воздуха в точке 1 по уравнению Клапейрона:

Температура воздуха в точке 2 при адиабатном теоретическом сжатии по уравнению адиабатного процесса:

При действительном адиабатном сжатии – из выражения внутреннего адиабатного КПД компрессора:

Давление сжатого воздуха в точке 2:

Удельные объемы воздуха в точках 2, 2д и 3 по уравнению Клапейрона:

Температура газа в точке 4 после газовой турбины при адиабатном расширении:

а при действительном адиабатном расширении – из выражения внутреннего адиабатного КПД газовой турбины:

Удельные объемы газа в точках 4 и 4д по уравнении Клапейрона:

Эффективная работа ГТУ:

Эффективный КПД ГТУ:

Эффективная мощность ГТУ:

Для построения цикла ГТУ в Ts-диаграмме необходимо определить изменения энтропии в процессах:

Зависимость термического КПД цикла ГТУ от степени повышения давления определялась по выражению:

результаты расчетов представлены в табл. 1.

Таблица 1

	5	6,2	7	8	9
	0,368	0,406	0,426	0,447	0,466

Табл. 1. Зависимость термического КПД цикла без регенерации теплоты от степени повышения давления

Pv-диаграмма ГТУ без Ts-диаграмма ГТУ без регенерации теплоты.

регенерации теплоты.

ТН – топливный насос; К – компрессор; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; Г – электрический генератор

По принципу действия газовая турбина аналогична паровой. В ее проточной части расширение рабочего тела (газа) также сопровождается превращением теплоты в кинетическую энергию газового потока, которая затем преобразуется в механическую работу нам валу вращающегося ротора. Но в связи с применением газа, обладающего свойствами, отличными от свойств водяного пара, имеются конструктивные отличия между газовыми и паровыми турбинами.

Схема ГТУ с одновальным ГТД простого цикла
1 — компрессор; 2 — камера сгорания; 3 — турбина; 4 — нагрузка

2. 2. Расчет цикла паротурбинной установки (Ренкина).

Задание 2. Цикл ПТУ (Ренкина)

Водяной пар с начальным давлением Р₁=3 Мпа и степенью сухости х₁=0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на ∆t; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления Р₂. Определить по hs-диаграмме количество теплоты (на 1 кг пара), подведенной к нему в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости пара х

₂ в конце расширения. Определить термический КПД цикла. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления P₁^*. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 2. Привести рисунки: принципиальная схема ПТУ, pυ- и TS- диаграмму цикла Ренкина