Даниил Вегеро термодинамика

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский Национальный Технический Университет
Кафедра ЮНЕСКО
«Энергосбережение и возобновляемые источники энергии»
Курсовая работа по дисциплине «Термодинамика»
«Расчет цикла сложной ГТУ»
Выполнил:
Студент гр. №10807120
Елисеенко Максим
Александрович
Вариант №3
Преподаватель:
Новик А.В.
Минск 2022
Оглавление
Дано .............................................................. Ошибка! Закладка не определена.
Задание ..................................................................................................................... 4
1.Расчетная часть ..................................................................................................... 5
Давления ................................................................................................................... 5
Температуры ............................................................................................................ 6
Объём ............................................................ Ошибка! Закладка не определена.
2-3.Состав газовой смеси после основной камеры сгорания. Газовая
постоянная смеси и кажущуюся молекулярная масса. ...................................... 8
4. Парциальные давления газов, входящих в смесь, перед газовой турбиной. 9
5. Теплоемкости во всех характерных точках цикла. ........................................ 10
6. Работу компрессора. ......................................................................................... 14
7. Работа турбины.................................................................................................. 14
8-9. Абсолютный внутренний КПД..................................................................... 14
10-11. Термический КПД...................................................................................... 15
12. Теплоту, отведенную в охладителе компрессора ........................................ 16
13. Теплота, подведенная к воздуху в регенераторе ......................................... 16
14. Теплота, отведенная от газов в регенераторе. .............................................. 16
15. Теплота, подведенная к воздуху в основной камере сгорания и к смеси
газов в промежуточных камерах сгорания ......................................................... 16
16. Теплота, отведенная от газов в окружающую среду ................................... 16
17. Изменение энтропии при подводе теплоты в регенераторе и камере
сгорания.................................................................................................................. 16
18. Изменение энтропии при отводе теплоты от газов в регенераторе и в
окружающую среду. .............................................................................................. 17
19. Мощности турбины, компрессора, всей газотурбинной установки. ......... 17
20.Схему сложной ГТУ ........................................................................................ 18
Изобразить цикл ГТУ в масштабе в P,V- и T,S - диаграммах. ..................... 20
2
Исходные данные
N
Число Число oi
вари- ступе- ступе- газовой
анта ней
ней
турбиком- тур- ны
прес- бины
сора
3
6
4
0,91
Вариант
CH4
3
0.4
Объёмные доли
К компрессора =1,4;
Ктурбины=1,29;
Степень
t1
oi
ком- регенерации
прес- 
сора
0,89
p1
мм
рт
ст
0,63 13 740
Степень
сжатия
общ
Расход
G
т/час
t
газов
перед
турбиной
7,20
300
750
Состав газа перед газовой турбиной
C2H6
CO
CO2
H2
N2
O2
0.8
1
7.1
0.6
64.8
6.3
H2O
19
3
Задание
Определить:
1. Параметры во всех характерных точках цикла.
2. Состав газовой смеси после основной камеры сгорания
 мольный и массовый, если задан объемный;
3. Газовую постоянную смеси и кажущуюся молекулярную массу.
4. Парциальные давления газов, входящих в смесь, перед газовой турбиной.
5. Теплоемкости во всех характерных точках цикла.
6. Работу компрессора.
7. Работу турбины.
8. Абсолютный внутренний кпд цикла с предельной регенерацией и без
регенерации
9. Абсолютный внутренний КПД цикла с непредельной регенерацией.
10. Термический КПД цикла с предельной регенерацией и без регенерации
11. Термический КПД цикла с непредельной регенерацией
12. Теплоту, отведенную в охладителе компрессора при обратимом сжатии и
при наличии необратимости.
13.Теплоту, подведенную к воздуху в регенераторе с предельной и
непредельной регенерацией.
14. Теплоту, отведенную от газов в регенераторе с предельной и
непредельной регенерацией.
15. Теплоту, подведенную к воздуху в основной камере сгорания и к смеси
газов в промежуточных камерах сгорания без регенерации, с предельной и
непредельной регенерацией.
16. Теплоту, отведенную от газов в окружающую среду и в регенераторе при
предельной и непредельной регенерации.
17. Изменение энтропии при подводе теплоты в регенераторе и камере
сгорания.
18. Изменение энтропии при отводе теплоты от газов в регенераторе и в
окружающую среду.
19. Мощности турбины, компрессора, всей газотурбинной установки.
Изобразить схему сложной ГТУ.
Изобразить цикл ГТУ в масштабе в P,V- и T,S - диаграммах.
4
1.Расчетная часть
Расчёт давления
𝑃2
𝑃1
=
𝑃14
𝑃15
𝑃4
𝑃3
=
=
𝑃16
𝑃17
𝑃6
𝑃5
=
=
𝑃18
𝑃19
𝑃8
𝑃7
=
=
𝑃10
𝑃20
𝑃21
𝑃9
=
𝑃12
𝑃11
1
𝑚ГТ
1
𝑚компр
= 𝛽обш
= 7,21/6 =1,39
1
= 𝛽обш = 7,24 =1,64
𝑷𝟏 = 740 мм.рт.ст.= 98656,80 Па
𝑃2 =𝑃2д =𝑃3 = 98656,80 *1,39= 137093,16 Па
𝑃4 =𝑃4д =𝑃5 = 137093,16 *1,39= 190504,19 Па
𝑃6 =𝑃6д =𝑃7 = 190504,19 *1,39= 264723,97 Па
𝑃8 =𝑃8д =𝑃9 = 264723,97 *1,39= 367859,54 Па
𝑃10 =𝑃10д =𝑃11 =367859,54 *1,39=511176,37 Па
𝑃12 =𝑃12д =𝑃13 = 𝑃13д =𝑃14 =𝑃14д =511176,37 *1,39= 710328,96 Па
𝑃15 =𝑃15д =𝑃16 = 𝑃16д =710328,96/1,64= 433637,07Па
𝑃17 =𝑃17д =𝑃18 =𝑃18д =433637,07/1,64=264723,97 Па
𝑃19 =𝑃19д =𝑃20 =𝑃20д =264723,97 /1,64=161606,99 Па
𝑃21 =𝑃21д =𝑃22 =𝑃22д =𝑃1 =98656,80 Па
5
Расчёт температуры
К=1,4
𝑇2
𝑇1
=
𝑇4
𝑇3
=
𝑇6
𝑇5
=
𝑇8
𝑇7
=
𝑇10
𝑇9
=
𝑇12
𝑇11
𝐾−1
𝑚компр 𝐾
= 𝛽обш
=1,08
𝑇1 =13℃=286,15 K
𝑇1 = 𝑇3 = 𝑇5 = 𝑇7 = 𝑇9 = 𝑇11 = 286,15 𝐾
𝐾−1
𝑚компр 𝐾
𝑇2 = 𝑇4 = 𝑇6 = 𝑇8 = 𝑇10 = 𝑇12 =𝑇1 *𝛽обш
=308,12 К
К=1,29
𝐾−1
𝑇14 𝑇16 𝑇18 𝑇20
𝑚ГТ𝐾
=
=
=
== 𝛽обш = 1.15
𝑇15 𝑇17 𝑇19 𝑇21
𝑇12 = 𝑇14 = 𝑇16 = 𝑇18 = 𝑇20 = 750℃=1023.15 K
𝐾−1
𝑚ГТ 𝐾
𝑇15 = 𝑇17 = 𝑇19 = 𝑇21 = 𝑇14 /𝛽обш =888,59 K
Так как регенерация в цикле не полная, то:
Т13д = 𝑇12д + σ(𝑇15д − 𝑇12д )= 310,83+0,63*(888,59-310,83)=682,42 К
𝑇22д = 𝑇21д – σ(𝑇21д − 𝑇2д ) = 900,7-0,63*(900,7-310,83)=529,08 К
𝑇13 = 𝑇12 + σ(𝑇15 − 𝑇12 ) = 308,12+0,63*(888,59-308,12)=673,81 K
𝑇22 = 𝑇21 − 𝜎(𝑇21 − 𝑇2 ) = 888,59 − 0,63 ∗ (888,59 − 308,12) = 522,89 К
компр
ƞ𝑜𝑖
= 0,89
, ƞГТ
𝑜𝑖 =0,91
𝑇2д = 𝑇4д = 𝑇6д = 𝑇8д = 𝑇10д = 𝑇12д = 𝑇1 +
308,12−286,15
0,89
𝑇2 −𝑇1
компр
ƞ𝑜𝑖
= 286,15 +
=310,83 К
𝑇15д = 𝑇17д = 𝑇19д = 𝑇21д = 𝑇14 − (𝑇14 − 𝑇15 ) ∗ ƞГТ
𝑜𝑖 =
= 1023,15 − (1023,15 − 888,59) ∗ 0,91 = 900,7 К
6
Расчёт объёма
Значения объемов найдем из уравнения состояния:
Pv = R T ; v 
R T
,где R - газовая постоянная для воздуха (до точки 14) и
P
газовая постоянная для смеси газов (Rсм) (после точки 12).
Таблица 1- Расчетные параметры
V,
P, Па
V, м3
T, K
P, Па
T, K
м3
0,83
286,15
1д 98656,80 0,83 286,15
1 98656,80
308,12
2д 137093,16 0,65 310,83
2 137093,16 0,64
286,15
3д 137093,16 0,60 286,15
3 137093,16 0,60
4д 190504,19 0,47 310,83
4 190504,19 0,46
308,12
286,15
5д 190504,19 0,43 286,15
5 190504,19 0,43
308,12
6д 264723,97 0,34 310,83
6 264723,97 0,33
286,15
7д 264723,97 0,31 286,15
7 264723,97 0,31
308,12
8д 367859,54 0,24 310,83
8 367859,54 0,24
286,15
9д 367859,54 0,22 286,15
9 367859,54 0,22
308,12 10д 511176,37 0,17 310,83
10 511176,37 0,17
286,15 11д 511176,37 0,16 286,15
11 511176,37 0,16
308,12 12д 710328,96 0,13 310,83
12 710328,96 0,12
673,81 13д 710328,96 0,28 682,45
13 710328,96 0,27
1023,15 14д 710328,96 0,41 1023,15
(воздух)14 710328,96 0,41
1023,15 14д 710328,96 0,44 1023,15
(смесь)14 710328,96 0,44
888,59 15д 433637,07 0,63 900,70
15 433637,07 0,62
1023,15 16д 433637,07 0,72 1023,15
16 433637,07 0,72
888,59 17д 264723,97 1,04 900,70
17 264723,97 1,02
1023,15 18д 264723,97 1,18 1023,15
18 264723,97 1,18
888,59 19д 161606,99 1,70 900,70
19 161606,99 1,67
1023,15 20д 161606,99 1,93 1023,15
20 161606,99 1,93
2,74
888,59 21д 98656,80 2,78 900,70
21 98656,80
1,61
522,89 22д 98656,80 1,63 542,63
22 98656,80
7
2-3.Состав газовой смеси после основной камеры сгорания. Газовая
постоянная смеси и кажущуюся молекулярная масса.
Перевод объемных долей в массовые:
𝑟𝑖 
𝑚𝑖 = 𝑛 𝑖
∑𝑖=1 𝑟𝑖 𝑖
Объемные и мольные доли равны.
𝑛
сСМ = ∑ с𝑖 𝑟𝑖
𝑅𝐶𝑀 =
𝑖=1
8314 ∑𝑛𝑖=1
𝑚𝑖
𝑖
=
8314
𝐶𝑀
=
8314
𝑟𝑖 𝑖
Таблица 2- Состав газовой смеси
CH4 C2H6 CO
0,01
Объемные
0,004 0,008
0
доли
0,01
Мольные
0,004 0,008
0
доли
0,01
Массовые
0,002 0,009
0
доли
Молекулярна
16
30
28
я масса
0,28
0,064 0,240
0
µсм=27,3
=
8314
27.3
=304.54 кДж⁄(моль ∗ К)
CO2
H2
N2
O2
H2O
0,071
0,006
0,648
0,063
0,190
0,071
0,006
0,648
0,063
0,190
0,114
0,0004
0,665
0,074
0,125
44
2
28
32
18
3,124
0,012
18,144
2,016
3,420
8
4. Парциальные давления газов, входящих в смесь, перед газовой турбиной.
Парциальное давление:
Р𝑖 = Р𝐶𝑀 𝑟𝑖 .
Таблица 3- Парциальные давления газов
Точка CH4
C2H6
CO
CO2
H2
N2
O2
H2O
14 2841,32 5682,63 7103,29 50433,36 4261,97 460293,17 44750,72 134962,50
15 1734,55 3469,10 4336,37 30788,23 2601,82 280996,82 27319,14 82391,04
16 1734,55 3469,10 4336,37 30788,23 2601,82 280996,82 27319,14 82391,04
17 1058,90 2117,79 2647,24 18795,40 1588,34 171541,13 16677,61 50297,55
18 1058,90 2117,79 2647,24 18795,40 1588,34 171541,13 16677,61 50297,55
19 646,43 1292,86 1616,07 11474,10 969,64 104721,33 10181,24 30705,33
20 646,43 1292,86 1616,07 11474,10 969,64 104721,33 10181,24 30705,33
21 394,63 789,25 986,57 7004,63
591,94
63929,61 6215,38 18744,79
22 394,63 789,25 986,57 7004,63
591,94
63929,61 6215,38 18744,79
1 394,63 789,25 986,57 7004,63
591,94
63929,61 6215,38 18744,79
Рсмеси
710328,96
433637,07
433637,07
264723,97
264723,97
161606,99
161606,99
98656,80
98656,80
98656,80
9
5. Теплоемкости во всех характерных точках цикла.
Теплоемкости газов определяются по таблицам термодинамических
свойств газов при заданных температурах (таблицы 1,2). Теплоемкость при
заданной температуре CPX определяется линейной интерполяцией ,
приближенно считая зависимость теплоемкости от температуры линейной,
из выражения
C
px
C
p1

(C p 2 C p1)(t x t1)
t2 t1
;
Cp
Cp2
Cpx
Cp1
t1
t2
tx
t
Рисунок 1 – Определение теплоемкости при заданной температуре
Таблица 4-Теплоемность в данных точках
Точка
t ,℃
T, K
Cp
1
2
2д
3
4
4д
5
6
6д
7
8
8д
9
10
10д
11
12
12д
13
13д
13,00
34,97
37,68
13,00
34,97
37,68
13,00
34,97
37,68
13,00
34,97
37,68
13,00
34,97
37,68
13,00
34,97
37,68
400,66
409,30
286,15
308,12
310,83
286,15
308,12
310,83
286,15
308,12
310,83
286,15
308,12
310,83
286,15
308,12
310,83
286,15
308,12
310,83
673,81
682,45
1,0033
1,0044
1,0046
1,0033
1,0044
1,0046
1,0033
1,0044
1,0046
1,0033
1,0044
1,0046
1,0033
1,0044
1,0046
1,0033
1,0044
1,0046
1,0680
1,0700
10
14
750,00
1023,15 1,1457
11
Теплоемкость для смеси газов рассчитывается по формуле:
C см   mi C pi ;
p
где C pi - теплоемкость газа в смеси, mi - массовая доля газа.
Таблица 5- Теплоемкость смеси газов
Точки
14
15
15д
16
17
17д
18
19
19д
20
21
21д
22
22д
1
Tx,K
1023,15
888,59
900,70
1023,15
888,59
900,70
1023,15
888,59
900,70
1023,15
888,59
900,70
522,89
529,08
286,15
CH4
C2H6
CO
CO2
H2
N2
O2
H2O
Срх
4,5410
4,1945
4,2271
4,5410
4,1945
4,2271
4,5410
4,1945
4,2271
4,5410
4,1945
4,2271
2,9905
3,0134
2,2028
Срх
4,1185
3,8233
3,8517
4,1185
3,8233
3,8517
4,1185
3,8233
3,8517
4,1185
3,8233
3,8517
2,6790
2,7025
1,7017
Срх
1,1898
1,1590
1,1604
1,1898
1,1590
1,1604
1,1898
1,1590
1,1604
1,1898
1,1590
1,1604
1,0688
1,0703
1,0392
Срх
1,2416
1,2017
1,2057
1,2416
1,2017
1,2057
1,2416
1,2017
1,2057
1,2416
1,2017
1,2057
1,0288
1,0327
0,8315
Срх
15,0260
14,8059
14,8238
15,0260
14,8059
14,8238
15,0260
14,8059
14,8238
15,0260
14,8059
14,8238
14,5139
14,5157
14,2326
Срх
1,1725
1,1432
1,1460
1,1725
1,1432
1,1460
1,1725
1,1432
1,1460
1,1725
1,1432
1,1460
1,0598
1,0609
1,0389
Срх
1,0931
1,0718
1,0739
1,0931
1,0718
1,0739
1,0931
1,0718
1,0739
1,0931
1,0718
1,0739
0,9786
0,9806
0,9150
Срх
2,3091
2,2139
2,2225
2,3091
2,2139
2,2225
2,3091
2,2139
2,2225
2,3091
2,2139
2,2225
1,9687
1,9724
1,8621
t C
Ср см
750,00
615,44
627,55
750,00
615,44
627,55
750,00
615,44
627,55
750,00
615,44
627,55
249,74
255,93
13,00
1,5087
1,4621
1,4664
1,5087
1,4621
1,4664
1,5087
1,4621
1,4664
1,5087
1,4621
1,4664
1,3266
1,3288
1,2619
12
Средняя теплоемкость в интервале температур 𝑡1 ÷ 𝑡2 определяется из
выражения
C
pcp

(C p 2t2 C p11
t)
t2 t1
;
Таблица 6- Средняя теплоемкость в интервале температур
Ср(1-2)
1,0184
Ср(12-14)
1,1526
Ср(1-2д)
1,0189
Ср(21-1)
1,5571
Ср(14-15д)
1,8198
Ср(12д-13д)
1,0767
Ср(14-15)
1,8166
Ср(21д-22д)
1,6623
Ср(13д-14)
1,2366
Ср(12-13)
1,0740
Ср(15д-16)
1,8198
Ср(21-22)
1,6557
Ср(22д-1)
1,4076
Cp(21д-22д)
1,6623
Ср(12д-14)
1,1532
Cp(21д-1)
1,5616
Cp(13-14)
1,2349
Cp(15-16)
1,8166
Cp(22-1)
1,4049
12
6. Работу компрессора.
Работа компрессора теоретическая
ТЕОР
𝑙КОМПР
= 6 Ср(1−2) (Т2 − Т1 )=6*1,0184*(34-97-13)=134,23 кДж⁄кг
Работа компрессора действительная
ДЕЙСТВ
𝑙КОМПР = 6 Ср(1−2д) (Т2д − Т1 ) = 6 ∗ 1,0189 ∗ (37,68 − 13) = 150,9 кДж⁄кг
7. Работа турбины
Работа газовой турбины теоретическая
ТЕОР
𝑙ГТ
= 4 Ср(14−15) (Т14 − Т15 ) = 4 ∗ 1,8166 ∗ (750 − 615,44) = 997,79
кДж⁄
кг
Работа газовой турбины действительная
ДЕЙСТВ
= 4 Ср(14−15д) (Т14 − Т15д ) = 4 ∗ 1,8198 ∗ (750 − 627,55)
= 891,34 кДж⁄кг
8-9. Абсолютный внутренний КПД
𝑞 −𝑞
ή𝑡 = 1 2
𝑙ГТ
𝑞1
1) С предельной регенерацией
𝑞1 = 4 ∗ с(13д−14) ∗ (Т14 − Т13д ) = 4 ∗ 1,2366 ∗ (750 − 409,3)
= 1685,25 кДж⁄кг
𝑞2 = 6 ∗ ср(1−2д) ∗ (Т2д − Т1 ) = 6 ∗ 1,0189 ∗ (37,68 − 13) = 150,9 кДж⁄кг
1685,25 − 150,9
ή𝑖 =
= 0,9105 = 91,05%
1685,25
2) С непредельной регенерацией
𝑞1 = 𝑐𝑝(13д−14) ∗ (𝑇14 − 𝑇13д ) + 3 ∗ ср(15д−16) ∗ (𝑇16 − 𝑇15д ) =
= 1,2366 ∗ (750 − 409,30) + 3 ∗ 1,8198 ∗ (750 − 627,44) =
= 1089,81 кДж⁄кг
𝑞2 = 𝑐𝑝(22д−1) ∗ (𝑇22д − 𝑇1 ) + 5 ∗ ср(1−2д) ∗ (𝑇2д − 𝑇1 )
= 1,4076 ∗ (529,08 − 286,15) + 5 ∗ 1,0189 ∗ (37,68 − 13) =
= 467,7 кДж⁄кг
14
ή𝑖 =
1089,81 − 467,7
= 0,5708 = 57,08 %
1089,81
3) Без регенерации
𝑞1 = 𝑐𝑝(12д−14) ∗ (𝑇14 − 𝑇12д ) + 3 ∗ ср(15д−16) ∗ (𝑇16 − 𝑇15д )
=
= 1,1532(750 − 37,68) + 3 ∗ 1,8189(1023,15 − 900,7) =1489,92 кДж⁄кг
𝑞2 = 𝑐𝑝(21д−1) ∗ (𝑇21д − 𝑇1 ) + 5 ∗ ср(1−2д) ∗ (𝑇2д − 𝑇1 )
= 1,5616 ∗ (900,7 − 286,15) + 5 ∗ 1,0189 ∗ (37,68 − 13)
= 1085,44 кДж⁄кг
1489,92 − 1085,44
ή𝑖 =
= 0,2715 = 27,15 %
1489,92
10-11. Термический КПД
𝑞 −𝑞
ή𝑡 = 1 2
𝑞1
1) С предельной регенерацией
𝑞1 = 4 ∗ с(13−14) ∗ (Т14 − Т13 ) = 4 ∗ 1,2349 ∗ (750 − 400,66)
= 1725,52 кДж⁄кг
𝑞2 = 6 ∗ ср(1−2) ∗ (Т2 − Т1 ) = 6 ∗ 1,0184 ∗ (34,97 − 13) = 134,23 кДж⁄кг
1725,52 − 134,23
ή𝑖 =
= 0,9222 = 92,22 %
1725,52
2) С непредельной регенерацией
𝑞1 = 𝑐𝑝(13−14) ∗ (𝑇14 − 𝑇13 ) + 3 ∗ ср(15−16) ∗ (𝑇16 − 𝑇15 ) =
= 11,2349 ∗ (750 − 400,66) + 3 ∗ 1,8166 ∗ (750 − 615,44) =
= 1164,73 кДж⁄кг
𝑞2 = 𝑐𝑝(22−1) ∗ (𝑇22 − 𝑇1 ) + 5 ∗ ср(1−2) ∗ (𝑇2 − 𝑇1 )
= 1,4049 ∗ (249,74 − 13) + 5 ∗ 1,0184 ∗ (34,97 − 13)
= 444,45 кДж⁄кг
ή𝑖 =
1164,73 − 444,45
= 0,6184 = 61,84 %
1164,73
3) Без регенерации
𝑞1 = 𝑐𝑝(12−14) ∗ (𝑇14 − 𝑇12 ) + 3 ∗ ср(15−16) ∗ (𝑇16 − 𝑇15 )
=
= 1,1526 ∗ (750 − 37,684,97) + 3 ∗ 1,8166 ∗ (750 − 615,44) =1557,5
кДж⁄
кг
15
𝑞2 = 𝑐𝑝(21−1) ∗ (𝑇21 − 𝑇1 ) + 5 ∗ ср(1−2) ∗ (𝑇2 − 𝑇1 )
= 1,5526 ∗ (615,44 − 13) + 5 ∗ 1,0184 ∗ (34,97 − 13)
= 1049,94 кДж⁄кг
1557,5 − 1049,94
ή𝑖 =
= 0,3259 = 32,59 %
1557,5
12. Теплоту, отведенную в охладителе компрессора
𝑞ОК = 5 Ср(1−2д) (Т3 − Т2д ) = 5 ∗ 1.0189 ∗ (13 − 37,68) = −125,75 кДж⁄кг
13. Теплота, подведенная к воздуху в регенераторе
рег
𝑞возд = Ср(12д−13д) (Т13д − Т12д ) = 1,0767 ∗ (400,66 − 37,68)
= 400,11 кДж⁄кг
14. Теплота, отведенная от газов в регенераторе.
рег
𝑞газ = Ср(21д−22д) (Т22д − Т21д ) = 1,6623 ∗ (627,55 − 255,93)
= −617,74 кДж⁄кг
15. Теплота, подведенная к воздуху в основной камере сгорания и к
смеси газов в промежуточных камерах сгорания
окс
𝑞воз
= Ср(13д−14) (Т14 − Т13д ) = 1,2366 ∗ (1023,15 − 682,45)
= 421,31 кДж⁄кг
окс
𝑞газ
= 3 ∗ Ср(14−15д) (Т14 − Т15д ) = 3 ∗ 1,8198 ∗ (1023,15 − 900,7)
= 668,50 кДж⁄кг
16. Теплота, отведенная от газов в окружающую среду
ОС
𝑞газы
= Ср(22д−1) (Т1 − Т22д ) = 1,4076 ∗ (13 − 255,93) = −314,95 кДж⁄кг
17. Изменение энтропии при подводе теплоты в регенераторе и камере
сгорания.
𝑻кон
∆𝑺 = ∁𝒑 (𝑻нач ÷ 𝑻кон )𝒍𝒏
𝑻нач
Изменение энтропии при подводе теплоты в регенераторе :
кДж
кг * К
кДж
 0,8479
кг * К
S (T 12T 13)  0,840
S (T 12д T 13д )
В камерах сгорания:
16
кДж
(T 13  T 14)
кг * К
кДж
S
 0,256
(T 15  T 16)
кг * К
кДж
S
 0,500
(T 13д  T 14)
кг * К
кДж
S
 0,232
(T 15д  T 16)
кг * К
S
 0,516
18. Изменение энтропии при отводе теплоты от газов в регенераторе и в
окружающую среду.
В регенераторе:
кДж
(T 21T 22)
кг *К
кДж
S
 0,884
(T 21д T 22д)
кг *К
S
 0,878
В окружающую среду:
S (T 22дT 1)  0,865
кДж
кг * К
19. Мощности турбины, компрессора, всей газотурбинной установки.
Мощность газовой турбины
ДЕЙСТВ
𝑁ГТ = 𝑙ГТ
∙ 𝐺 = 891,34 ∗ 83,33 = 74278,049 кВт
где G – расход, кг/с.
Мощность компрессора
ДЕЙСТВ
𝑁КОМПР = 𝑙КОМПР ∙ 𝐺 = 134,23 ∗ 83,33 = 12574,99 кВт
Мощность газотурбинной установки
𝑁ГТУ = 𝑁ГТ − 𝑁КОМПР = 74278,049 − 12574,99 = 61703,057 кВт
17
20.Схему сложной ГТУ
Газотурбинные установки достаточно компактны, маневренны, используются в теплоэнергетике как пиковые и
резервные установки.
Воздушный компрессор сжимает воздух адиабатно (без подвода теплоты), повышая его давление и температуру, и
подает его в камеру сгорания, в которую топливный насос впрыскивает горючее. В камере сгорания осуществляется
подвод теплоты при постоянном давлении ( сжигание топлива), температура при этом растет. Образующиеся продукты
сгорания топлива подаются в газовую турбину. В газовой турбине продукты сгорания расширяются адиабатно (без
подвода теплоты) и совершают техническую работу. При этом давление и температура падают. Далее продукты
сгорания выбрасываются в атмосферу. Значительная часть технической работы газовой турбины (примерно 2/3)
расходуется на привод компрессора, расположенного на том же валу. Остальная часть технической работы (полезная
работа) идет на выработку электроэнергии в электрогенераторе.
17
Рисунок 2- схема сложно ГТУ
К- ступени компрессора, ГТ – ступени газовой турбины, КС – камера сгорания, ТН- топливный насос, РТ –
регенеративный теплообменник, ОК – охладитель компрессора, ЭГ – электрогенератор
19
Изобразить цикл ГТУ в масштабе в P,V- и T,S - диаграммах.
P-V диаграмма ( действительная)
p, Па
800000,00
700000,00
600000,00
500000,00
400000,00
300000,00
200000,00
100000,00
0,00
0,00
0,01
0,01
0,02
0,02
0,03
3/кг
V, м0,03
Сотни
18
21