Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетики.

Специальность: «Промышленная теплоэнергетика»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

ПО КУРСУ: «Тепловые двигатели и нагнетатели».

На тему: «Расчет турбины ГТУ»

Руководитель проекта:

Разработала: студент(ка) гр.

Омск 2022

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра теплоэнергетики.

Специальность: «Промышленная теплоэнергетика»

З АДАНИЕ №

Курсовой проект по курсу: Тепловые двигатели и нагнетатели

Студентке группы ПТЭ-312

2021/2022 учебный год

Тема курсового проекта: «Расчет турбины ГТУ»

Исходные данные: начальная температура газов перед турбиной (по параметрам торможения) Т^*_c=1255 К; конечное давление (по параметрам торможения) Р^*_d =10⁵ Па (1,02ат); отношение давлений в турбине δ=7,0; расход газа G=140кг/с; частота вращения n=50с^-1

Разделы пояснительной записки:

1. 
   Введение.
   
2. 
   Анализ выбранной конструкции.
   
3. 
   Расчет турбины.
   
4. 
   Заключение.
   
5. 
   Литература.
   

Основная рекомендуемая литература:

Руководитель проекта:

Исполнитель проекта: студент(ка) гр.

Омск 2022

Содержание
Введение

1. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре ГТУ

2. Расчет тепловой схемы ГТУ с регенерацией

3. Расчет турбины

4. Расчет компрессора ГТУ

Литература

Введение
Газотурбинной установкой ГТУ называют тепловой двигатель, состоящий из трех основных элементов: воздушного компрессора

---

, камеры сгорания и газовой турбины. На рисунке 1 представлена схема простой ГТУ. Принцип действия установки сводится к следующему. Атмосферный воздух сжимается компрессором К и при повышенном давлении подается в камеру сгорания КС, куда одновременно подают жидкое топливо топливным насосом ТН или газообразное топливо от газового компрессора. В камере сгорания воздух разделяется на два потока: один поток в количестве, необходимом для сгорания топлива поступает внутрь жаровой трубы ЖТ; второй – обтекает жаровую трубу снаружи и подмешивается к продуктам сгорания для понижения их температуры. Процесс сгорания в камере происходит при почти постоянном давлении. Получающийся после смешения потоков газ поступает в газовую турбину Т, в которой, расширяясь, совершает работу, а затем выбрасывается в атмосферу.

Развиваемая турбиной мощность частично расходуется на привод компрессора, а оставшаяся часть является полезной мощностью газотурбинной установки.


Рисунок 1
В цикле простой ГТУ газы покидают температуру при высокой температурой, что является основной причиной низкой энергетической эффективности подобных установок. Одним из путей использования теплоты уходящих газов является применение теплообменных аппаратов - регенераторов, в которых уходящие газы отдают часть своей теплоты воздуху, сжатому в компрессоре. Схема ГТУ с регенератором показана на рисунке 2.

Цикл простой ГТУ без учета потерь в воздушном и газовом трактах представлен в T, s - диаграмме на рисунке 3, а. Точка a определяется начальными параметрами воздуха перед компрессором. Линия ab соответствует процессу сжатия воздуха в компрессоре до параметров p_b и T_b, а линия ab' - изоэнтропийному сжатию до того же конечного давления p_b и температуры T_bt. Линией bc изображен процесс изобарического подвода теплоты в камере сгорания. Линия cd соответствует процессу расширения газа в турбине до давления p_d, cd' - изоэнтропийному расширению до того же давления p_d. Линия da - условное замыкание цикла. На самом деле в точке d продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. Следует отметить, что изображение всего цикла ГТУ на одной диаграмме условно, поскольку построено для одного неизменного вещества, в то время как процессы, составляющие цикл соответствуют разным веществам. Так в процессе сжатия в качестве рабочего тела выступает воздух

---

, в процессе расширения - продукты сгорания, а процесс в камере сгорания в результате химической реакции протекает при переменном составе рабочей среды. Не смотря на это, условность изображения цикла позволяет с достаточной точностью проводить определение характеристик ГТУ.



Рисунок 2


Рисунок 3
Процесс ГТУ с регенерацией в T, s - диаграмме изображен на рисунке 3, б. Линия be соответствует нагреву воздуха, а линия df - охлаждению продуктов сгорания в регенераторе.

В настоящее время ГТУ применяются для различных целей. Широкое распространение они получили в авиации и дальнем газоснабжении. В авиации газотурбинный двигатель занимает ведущее место, почти полностью вытеснив двигатель внутреннего сгорания. На компрессорных станциях магистральных газопроводов ГТУ используются в качестве двигателей для привода газоперекачивающих компрессоров. При этом топливом служит газ, отбираемый из магистральной линии.

В стационарной энергетике на тепловых электрических станциях применяются ГТУ в качестве резервных и пиковых источников энергии, а также в составе парогазотурбинных установок (ПГУ). В ПГУ отходящие от ГТУ газы подаются в котел-утилизатор, где вырабатывается водяной пар, подаваемый в паровую турбину, которая вырабатывает дополнительную мощность.

ГТУ находят применение также в качестве теплофикационных установок. В этом случае газы из турбины подаются в специальный котел или водяной подогреватель. Уменьшение температуры уходящих газов вызывает значительное возрастание КПД установки, а сама установка оказывается проще и дешевле соответствующей паротурбинной установки.

В промышленности ГТУ широко применяются в доменном производстве для привода воздуходувок, которые подают воздух повышенного давления в печь. При этом топливом для установки служит доменный газ - побочный продукт доменного производства.

В качестве двигателя ГТУ наряду с другими типами двигателей используются на железнодорожном транспорте, в торговом и военно-морском флоте. Автомобиль с газотурбинным двигателем пока еще находится в стадии разработки.

Таким образом, ГТУ является перспективным и широко распространенным тепловым двигателем.

---

1. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре ГТУ
Оптимальная степень повышения давления в компрессоре для выбранной схемы ГТУ определяется из условия обеспечения максимального КПД на расчетном режиме работы установки. Для газотурбинной установки с регенерацией КПД определяется по следующей формуле
, (1.1)
где - КПД камеры сгорания;

; - средняя теплоемкость газов в интервале температур T_c - T_d;

- средняя теплоемкость процесса подвода тепла в камере сгорания;

- средняя теплоемкость воздуха в интервале температур T_b - T_a; ; - степень повышения давления в компрессоре;

- отношение давлений в турбине;

- коэффициент, учитывающий потери давления газа в проточной части установки;

- коэффициент, учитывающий потери давления в воздушном тракте между компрессором и турбиной;

- коэффициент, учитывающий потери давления в системах всасывания воздуха (перед компрессором) и выхлопа газов (за турбиной);

- КПД турбины;

- КПД компрессора;

---

- показатель изоэнтропы воздуха в процессе сжатия в компрессоре;

- показатель изоэнтропы газов в процессе расширения в турбине.

Методика определения оптимальной степени повышения давления состоит в следующем. По формуле 1.1 определяют КПД установки с определенным интервалом для различных значений степени повышения давления в компрессоре. При этом допустимо пренебречь влиянием изменения теплоемкости в цикле, т.е. принять . В расчете принимают . Результаты сводят в таблицу 1.1 и используют для построения зависимости , представленной на рисунке 1.1.
Таблица 1.1.

n(к.с)	λ	n(т)	n(к)	С(рв/рг)	m(в/г)	δ	t	E	η
0,995	0,99	0,87	0,86	1	0,275	2,97	5,3055556	3	0,401559
						3,96		4	0,432903
						4,95		5	0,446971
						5,94		6	0,453011
						6,93		7	0,454753
						7,92		8	0,453983
						8,91		9	0,451657
						9,9		10	0,448326
						10,89		11	0,444331
						11,88		12	0,439889
						12,87		13	0,435144

---

Смотрите также файлы

• Задача 1 Главный специалист отдела землепользования и охраны земель муниципального образования города Энск.docx

• 5сынып аза тілі пнінен тапсырмалар.docx

• Укажите универсальный способ копирования объектов в текстовом редакторе.doc

• Российский государственный социальный университет практическое задание 4 по дисциплине плавание.docx

• Философия, ее предмет и функции. Философия слово греческого происхождения и буквально означает любовь к мудрости.docx