Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 190

Скачиваний: 1

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

в процессах и проследить, как в связи с этим меняется изоэнтропийная работа. Для этого рассмотрим изменение теплоемкости двуокиси

углерода

как наиболее

 

характерное

в

зависимости от

изменения

давления

и температуры

(табл. 15).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

15

Зависимость теплоемкости ср

двуокиси углерода от изменения температуры и давления

 

 

Т е п л о е м к о с т ь Ср, кдж/кг' К,

при

д а в л е н и и ,

к / л ' - Ю 1

 

 

г, к

 

 

 

 

 

392

682

980

 

 

9,8

39,2

 

68.5

98

 

673

0,93

0,939

0,941

1,001

1,055

1,171

1,304

 

873

1,062

1,078

1,081

1,085

1,190

1,145

1,158

 

1073

1,165

1,167

1,171

1,180

1,185

1,195

1,205

 

1273

1,229

1,231

 

1,233

1,234

1,241

1,248

1,252

 

Рассмотрев данную

зависимость

(табл. 15),

видим,

что в

об­

ласти изменения температур от 873 К и выше изменение давления сказывается незначительно на изменении теплоемкости. Согласно расчетам при температуре выше 600 К для продуктов сгорания угле­ водородных топлив, азота и двуокиси углерода можно пренебречь влиянием давления на теплоемкость. В области низких температур влияние давления является значительным, и тем сильнее, чем меньше температура и больше давление. Для оценки влияния давления вос­ пользуемся уравнением состояния реальных газов.

Многочисленные эксперименты по сжимаемости газов свидетель­ ствуют, что при умеренных давлениях (до 7,5-10 Мн/м2) и темпера­ турах (вне критической области) имеет место линейный закон изме­

нения

изотерм

в

координатах р—pv. Тогда уравнение состояния

в этой

области

можно выразить формулой

 

 

 

pv = RT — Bp,

где В — функция

температуры.

Зная В = f (Т),

можно найти зависимость калорических величин

от давления. Влияние давления на энтальпию будет также линей­

ным,

и

разность

i—i0 = BlP,

(12)

 

 

 

где

і

— энтальпия

реального

газа;

 

 

і0

— энтальпия

идеального

газа;

 

Bt

— функция

температуры,

которая

равна

Определив таким способом влияние давления на энтальпию газа, можно оценить ту область давлений и температур, в которой это влияние будет сказываться. Задавшись допустимой погрешностью таблиц ( / — i Q = 0,01), по уравнению (12) для отдельных газов

найдем то предельное давление в зависимости от температуры, при котором погрешность таблиц не будет превосходить указанной ве­ личины.

На рис. 64 показаны значения предельных

давлений, отложен­

ных по оси ординат, для различных рабочих

тел в зависимости от

температуры. Предельное давление, при котором значения величин, приведенных в табл. 14 и 15, дают погрешность 1% при данной тем­ пературе, определяется, как показано на рис. 64.

Поскольку температура газа на выходе нз газовых турбин ле­ жит в пределах 673—773 К, то для продуктов сгорания углеводород­ ных топлив изоэнтропийную работу расширения можно найти по

р.Нн/м2

27,5

 

J73

т

573

613

V3

Т,К

 

Рис.

64.

Значения

предельных давлений различных

рабочих

тел в зависимости

от температуры.

 

 

 

 

I — N3;

2 — Ог;

3 — продукты

сгорания;

4 —

С02.

 

 

предлагаемым

таблицам до давления 4,90—6,85-10е

н!м2.

Изоэнтро-

пийная работа сжатия воздуха определяется по предлагаемым таб­ лицам до (2,94-3,92)-10" н/м2.

Дальнейшее расширение области определения изоэнтропийных работ возможно только с введением поправочных коэффициентов на давление. При этом поправки будут значительными в области

низких

температур

и больших давлений

(например,

поправка

для изоэнтропийной

работы сжатия углекислоты

при

давлении

3,92-106

я/ж 2 и температуре 313 К составит 6—7%, а азота

при дав­

лении 4,9—6,8510 н/м2

и температуре 313 К

будет больше

соответ­

ствующей величины, вычисленной без учета влияния

давления).

§16. Использование таблиц изоэнтропийных работ при расчете циклов газотурбинных установок

Применение табл. 14 и 15 при расчете циклов ГТУ в основном сводится к определению изоэнтропийной работы сжатия (расширения) и температуры в конце процессов. Остальные величины рассчитывают в обычной последовательности. Таблицы

Таблица 16

Пример расчета ВГТУ с учетом изменения теплоемкости в процессах сжатия и расширения

В е л и ч и н а

Р а с ч е т н а я ф о р м у л а

Отношение давлений

є

 

 

рх,

Давление

воздуха перед

КНД

Мнім2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура

воздуха

перед

КНД

Tv

К

 

 

воздуха перед

воздухо­

Давление

охладителем

рг

j,

Мнім2

 

 

 

Отношение давлений в КНД 8j

 

Изоэнтропийная

работа

сжатия

в

КНД L H 3

Г

кдж/кг

 

 

 

 

 

Коэффициент

полезного

действия

КНД

т , к н д

 

 

 

 

 

 

 

Внутренняя работа сжатия в КНД

L .

j,

кдж/кг

 

 

 

 

 

 

Температура воздуха в конце изо­

энтропийного сжатия в КНД 7"из 2

j,

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура воздуха на выходе из

КНД г г г

К

 

 

 

 

 

 

Понижение отношения давлений на

входе

в компрессор

е в х

 

 

 

 

Понижение отношения давлений в

промежуточном охладителе еп . 0

 

 

Давление воздуха перед КВД р.2,

Мн/м2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура

воздуха

перед

КВД

Т'ь

К

 

 

 

 

 

 

 

 

Отношение давлений в КВД єП

Изоэнтропийная

работа

сжатия

в

КВД

L H 3 U ,

кдж/кг

 

 

 

 

Коэффициент

полезного

действия

к в д

ц к

в д

 

 

 

 

 

 

 

Внутренняя работа сжатия в КВД

L «к I I і

кдж/кг

 

 

 

 

 

 

Температура воздуха в конце изо­

энтропийного

сжатия

в

КВД

' и з

2

П'

^

 

 

 

 

 

 

 

Температура

воздуха

на выходе

из

КВД

Г в

„,

К

 

 

 

 

 

Понижения

отношения

давлений

воздуха в регенераторе и камере сгора­ ния ер. в , е к . г

6 Г. Г. Ж а р о в

Принимаем

Из табл. 14

Принимаем

L из I

1 1 к н д

Из табл. 15

T i +

(T«ui-Ti)- К Н Д

Принимаем

 

' і

Pi ЄВХЄП. о

Принимаем

SPl

Р2

Из табл. 14

Принимаем

L H 3 п

\ в д

Из табл. 15

т[ + (тиз2и-т[)

К В Д

Принимаем

81

Продолжение табл. 16

В е л и ч и н а

Давление газа перед ТВД р3, Мн/мг

Температура

газа перед турбиной

Т3, К

к. п. д. турбин ВД,

Внутренний

СД и НД М т Механический к. п. д. турбоком­

прессорных блоков

ВД и НД r| m

Изоэнтропийная

работа ТВД

L H 3 . T 1 > К Д Ж 1 К Г

 

Отношение давлений в ТВД е^

Изоэнтропийная

температура газа

в конце процесса расширения в ТВД

Г 4 и з Р

К

 

 

Давление за ТВД рп у

Мн/м-

Температура

за ТВД Т3

t , К

Изоэнтропийная работа ТСД

L H 3 T I I '

К Д Ж / К Г

 

 

Отношение давлений в ТСД е [ ;

Изоэнтропийная температура в кон­

це процесса

расширения

в ТСД

Г 4 И З П '

К

 

 

Р а с ч е т н а я формула

р' Є"

£р.в<?к.г

Принимаем

і ІК I I

ЧтЧш

Из табл. 14 Из табл. 15

Рз

е\

L « K I

Ч т Ч т

Из табл. 14 Из табл. 15

Ч нсловое з н а ч е н и е

1,92

1473

0,89

0,99

199

1,6

1310

1,2

1328

226

1,85

1146

Давление

за ТСД р 2 п

, Мн/м"

 

 

 

Р 2 1

 

 

0,64

 

 

 

еп

 

 

Температура за ТСД Т д и ,

К

 

 

 

 

 

 

1165

 

 

^ З І - Г з і - ^ н з п ) ^

Отношение давлений

в ТНД Р

Ш

 

 

Рп

 

 

6,09

 

 

Ріер. ге вых

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изоэнтропийная

работа

расшире­

Из

табл. 14

 

 

472

ния в ТНД ^ и 3 т

Ш .

кдж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Внутренняя работа

ТНД L . ^

,

 

 

^ и з т

 

 

419

кдж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

табл. 15

 

 

766

Изоэнтропийная

температура

в

 

 

 

конце расширения в ТНД 7"4

П 1

, К

^3 I I ~

(^з п —

Т і

из i v ) \

809

выходе из ТНД Т4, К

 

 

 

 

 

 

Действительная температура на вы-

 

 

 

 

 

Полезная работа цикла L e ,

кдж/кг

 

L .

„.ті ті

ч

„її

395

Степень регенерации

г

 

 

 

 

 

 

«т

111 'д 'рев 'охл 'щ

0,5

 

 

 

 

 

Принимаем

 

 

Тепло, подведенное к камере сгора­

 

~

[(1 + Р ' Н з -

1045

ния Q, кдж/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

•1кг

r)i2-\-rit]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— (1—

 

Эффективный к. п. д. цикла

у \ е , %

 

 

Le

 

 

37,7

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е ,

е

В

=

1,03; е

Г

= 1-03; «вых=«.02:

1 M

= 0 . 996 ;

% х л = 0 , 9 8 ;

V B ^ 0 ' 9 8 1

Ну = 0.98-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Смотрите также файлы