2.3 Показатели цикла
Удельная работа компрессора (работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг газа в компрессоре):

, (2.4)

m = (1,393 – 1) / 1,393 = 0,28212

147,34 кДж/кг

Удельная работа турбины (работа, вырабатываемая турбиной при расширении 1 кг газа):

, (2.5)

323,04 кДж/кг

Удельная работа цикла:

l_ц = l_т – l_к,

l_ц = 323,04 – 147,34 = 175,70 кДж/кг

Удельное количество теплоты, подводимой в камере сгорания действительного цикла (количество теплоты, отнесенное к каждому килограмму воздуха):

=

= 392,94 кДж

Внутренний КПД установки:

η_iр = (l_ц / q_1р) х 100 %,

η_iр = (175,70 / 392,94) х 100 = 44,7 %

Эффективный КПД установки:

η_е = η_м η_iр,

где η_м – механический КПД ГТУ; при расчетах необходимо уменьшить на 3 – 6 % от ранее принятого.

η_е = 0,95 х 44,7 = 42,5 %
2.4 Построение диаграмм цикла
Расчет параметров в характерных точках цикла выполняется аналогично расчету простейшего цикла. Исходное состояние рабочего тела (точка 1, на рисунке 2.1) совпадает с точкой 1 (рисунок 1.1) простого цикла. При расчете параметров состояния точки 2 действительного цикла с регенерацией необходимо использовать найденное оптимальное значение степени повышения давления и принятый ранее КПД компрессора. Максимальная температура принимается согласно заданию, т.е. такой же, как и в простом цикле.

Процесс 1-2 – адиабатный.

Точка 1:

Т₁ = 275 К; р₁ = 101,32 кПа

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₁ = RT₁ / p₁,

v₁ = (287,8 х 275) / (101,32 х 10³) = 0,7811 м³/кг

Точка 2:

π = р₂ / р₁,

откуда

р₂ = π р₁,

р₂ = 3,7 х 101,32 = 374,88 кПа

Из соотношения в адиабатном процессе:

,

откуда

,

---

398 К

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₂ = RT₂ / p₂,

v₂ = (287,8 х 398) / (374,88 х 10³) = 0,3055 м³/кг

Процесс 2-3 – изобарный.

Точка 3:

р₃ = р₂ = 374,88 кПа; Т₃ = 1193 К

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₃ = RT₃ / p₃,

v₃ = (287,8 х 1193) / (374,88 х 10³) = 0,9159 м³/кг

Процесс 3-4 – адиабатный.

Процесс 4-1 – изобарный.

Точка 4:

р₄ = р₁ = 101,32 кПа

Из соотношения в адиабатном процессе:

,

откуда

,

825 К

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₄ = RT₄ / p₄,

v₄ = (287,8 х 825) / (101,32 х 10³) = 2,3434 м³/кг

Температура в точке 5 (температура воздуха на входе в камеру сгорания) может быть выражена из формулы для количества теплоты, подводимой к 1 кг воздуха в камере сгорания

q_1p = c_p (T₃ – T₅),

откуда

Т₅ = Т₃ – (q_1p / c_p),

Т₅ = 1193 – (392,94 / 1,020) = 808 К

Точка 5:

Т₅ = 808 К; р₅ = р₂ = 374,88 кПа

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₅ = RT₅ / p₅,

v₅ = (287,8 х 808) / (374,88 х 10³) = 0,6203 м³/кг

Дополнительно к параметрам состояния рассчитаем удельную энтропию s рабочего тела в характерных точках.

За начало отсчета для энтропии следует принять состояние рабочего тела при стандартных технических условиях p₀ =101,325 кПа, T₀ =273 К. Тогда для любого известного состояния рабочего тела можно рассчитать удельную энтропию, используя уравнение



7 Дж/(кг К);

7 Дж/(кг К);

1128 Дж/(кг К);

1128 Дж/(кг К);

730 Дж/(кг К);

;

420 К

При этой температуре и известном давлении за компрессором р

---

₂ = 374,88 кПа рассчитываем:

- удельный объем

v_2д = RT_2д / p₂,

v_2д = (287,8 х 420) / (374,88 х 10³) = 0,3224 м³/кг

- удельную энтропию

63 Дж/(кг К)

,

877 К

При этой температуре и известном давлении р₄ = 101,32 кПа рассчитываем:

- удельный объем

v_4д = RT_4д / p₄,

v_4д = (287,8 х 877) / (101,32 х 10³) = 2,4911 м³/кг

- удельную энтропию

1190 Дж/(кг К)

Вычислим температуру, которую газы передают воздуху в регенераторе q_рег и температуру газов на выходе из регенератора T₆, полагая, что теплоемкость рабочего тела не изменяется

q_рег = с_р (Т₅ – Т_2д) = с_р (Т_4д – Т₆),

q_рег = 1,020 х (808 – 420) = 395,76 кДж;

Т₆ = Т_4д - (Т₅ – Т_2д);

Т₆ = 877 – (808 – 420) = 489 К

Точка 6:

Т₆ = 489 К; р₆ = р₁ = 101,32 кПа

Из уравнения состояния идеального газа удельный объем:

v₆ = RT₆ / p₆;

v₆ = (287,8 х 489) / (101,32 х 10³) = 1,3890 м³/кг

Удельная энтропия:

595 Дж/(кг К)

Результаты расчета приводим к табличной форме (таблица 2.2).
Таблица 2.2 – Результаты расчета цикла с регенерацией теплоты

Параметр (функция) состояния	Точка 1	Точка 2д	Точка 3	Точка 4д	Точка 5	Точка 6
Температура, К	275	420	1193	877	808	489
Давление, кПа	101,32	374,88	374,88	101,32	374,88	101,32
Удельный объем, м3/кг	0,7811	0,3224	0,9159	2,4911	0,6203	1,3890
Удельная энтропия, Дж/(кг К)	7	63	1128	1190	730	595

---

Расчет дополнительных точек представлен в таблицах 2.2 и 2.3
Таблица 2.2 – Расчет дополнительных точек для диаграммы pV

Параметр (функция) состояния	Точка 1'	Точка 1''	Точка 1'''	Точка 1''''	Точка 3'	Точка 3''	Точка 3'''	Точка 3''''
Температура, К	300	347	350	343	1077	1040	1022	900
Давление, МПа	120	200	250	260	310	250	210	117
Удельный объем, м3/кг	0,7195	0,7195	0,4029	0,3797	0,9999	1,1972	1,4006	2,2138

Таблица 2.3 – Расчет дополнительных точек для диаграммы TS

Параметр (функция) состояния	Точка 2'	Точка 2''	Точка 5'	Точка 5''	Точка 4'	Точка 4''	Точка 6'	Точка 6''
Температура, К	500	650	900	1000	800	450	400	300
Давление, кПа	374,88	374,88	374,88	374,88	101,32	101,32	101,32	101,32
Удельная энтропия, Дж/(кг К)	241	508	840	948	1097	510	390	96

Рисунок 2.4 - Цикл с регенерацией теплоты в координатах

«давление – удельный объем»

---

Рисунок 2.5 - Цикл с регенерацией теплоты в координатах

«температура – удельная энтропия»

3 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КАМЕРЫ СГОРАНИЯ
Материальный баланс камеры сгорания выполняют с целью определения расхода топливного газа и воздуха. Результаты расчета необходимы для выбора основных размеров камеры сгорания и дальнейшей детальной проработки ее конструкции.
3.1 Теплота сгорания топлива
Для заданного состава топливного газа рассчитываем его молярную массу μ_т, кг/кмоль, как кажущуюся молекулярную массу смеси

μ_т = Σ r_iμ_i, (3.1)

где r_i – объемная доля i-го компонента в топливной смеси;

μ_i – его молярная масса.

При расчете молярных масс компонентов смеси следует использовать атомные массы элементов с указанной ниже точностью:

- углерод - 12,011;

- водород - 1,008;

- азот - 14,007;

- кислород – 16.

μ_СН4 = 16,042 кг/кмоль;

μ_С2Н6 = 30,070 кг/кмоль;

μ_С3Н8 = 44,097 кг/кмоль;

μ_С4Н10 = 58,124 кг/кмоль;

μ_С5Н12 = 72,151 кг/кмоль;

μ_N2 = 28,014 кг/кмоль;

μ_СО2 = 44,011 кг/кмоль;

μ_т = 0,954 х 16,043 + 0,026 х 30,070 + 0,003 х 44,097 + 0,002 х 58,124 + 0,002 х 72,151 + 0,011 х 28,014 + 0,002 х 44,011 = 15,305 + 0,782 + 0,132 + 0,116 + 0,144 + + 0,308 + 0,088 = 16,875 кг/кмоль

Состав горючих элементов в топливе (в процентах) вычисляется для каждого химического элемента по формуле

, (3.2)

где μ_х – атомная масса элемента (для углерода – 12,01; водорода – 1,008 и т.д.);

n_ix – число атомов элемента в i-ом соединении (компоненте смеси).

Горючий состав для углерода:

73,66 %

Горючий состав для водорода:

24,13 %

Горючий состав для азота:

1,83 %

Горючий состав для кислорода:

0,38 %

Делаем проверку:

С^г + Н^г + N^г + О^г = 100 %;

73,66 + 24,13 + 1,83 + 0,38 = 100 %

Равенство выполняется.

Рабочий состав элементов учитывает наличие в топливе влаги и механических примесей. Если их содержание не задано явно следует принять для влаги W

---

Смотрите также файлы

• Оглавление Введение Глава Из истории систем счисления Глава Позиционные и непозиционные системы счисления Глава Системы счисления разных народов Заключение Литература Введение.docx

• Пирамида. Ключевые задачи.doc

• Интерактивное занятие Методика гигиенической оценки температурновлажностного режима.docx

• Содержание Введение Понятия и виды организационных структур Тенденции развития организационных структур Сетевая организационная структура управления Виртуальная структура организации управления Заключение Список литературы Введение.docx

• Готовое решение Как произвести увольнение работника по медицинским показаниям в связи с инвалидностью.rtf