^р = 0,1 % и для механических примесей A^р = 0,05 % по объему. Соответственно рабочий состав топлива пересчитывается с учетом этих компонентов:

Х^р = Х^г / k₂, (3.3)

где k₂ = 100 / (100 – W^p – A^p) – переводной коэффициент.

k₂ = 100 / (100 – 0,1 – 0,05) = 1,0015;

С^р = 73,66 / 1,0015 = 73,55 %;

Н^р = 24,13 / 1,0015 = 24,09 %;

N^p = 1,83 / 1,0015 = 1,83 %;

О^р = 0,38 / 1,0015 = 0,38 %

Делаем проверку:

С^р + Н^р + N^р + О^р + S^p + N^p + W^p + A^p = 100 %;

73,55 + 24,09 + 1,83 + 0,38 + 0,1 + 0,05 = 100 %

Равенство выполняется.

На основании известного рабочего состава топлива, по формуле Д.И. Менделеева, рассчитываем низшую рабочую теплоту сгорания:

Q_н^р = 339С^р + 1030Н^р - 109 (О^р – S^p) – 25W^p, (3.4)

Q_н^р = 339 х 73,55 + 1030 х 24,09 – 109 х (1,83 – 0) – 25 х 0,1 =

= 49544,2 кДж/кг

---

3.2 Теоретическое количество воздуха и продуктов сгорания
Теоретически необходимое количество воздуха рассчитывается на основе стехиометрических соотношений реакций окисления. Количество воздуха для полного сгорания топлива известного состава:

, (3.5)

где μ_в – молярная масса воздуха; μ_в = 28,97 кг/кмоль.

16,61 кг/кг

Теоретически необходимый объем воздуха для сгорания топлива:

V⁰ = 22,4L⁰ / μ_в;

V⁰ = (22,4 х 16,61) / 28,97 = 12,84 м³/кг

Под чистыми продуктами сгорания будем понимать газы, содержащиеся на выходе камеры сгорания при условии, что горючая смесь была стехиометрической, без избыточного воздуха.

Объем двуокиси углерода:

V_СО2 = 0,0187 С^р,

V_СО2 = 0,0187 х 73,55 = 1,375 м³/кг

Объем водяного пара:

V_Н2О = 0,112 Н^р + 0,0124 W^p,

V_Н2О = 0,112 х 24,09 + 0,0124 х 0,1 = 2,699 м³/кг

Объем азота:

V_N2 = 0,79 V⁰,

V_N2 = 0,79 х 12,84 = 10,144 м³/кг

Суммарный объем чистых продуктов сгорания:

V_чпс = V_CO2 + V_H2O + V_N2,

V_чпс = 1,375 + 2,699 + 10,144 = 14,218 м³/кг
3.3 Суммарный коэффициент избытка воздуха
Суммарный коэффициент избытка воздуха следует рассчитать для двух вариантов: простого цикла и цикла с регенерацией.

Удельная энтальпия воздуха на входе в камеру сгорания:

h_in = 1,01 (Т – 273), (3.6)

где Т = Т_2д для простого цикла и Т = Т₅ – для цикла с регенерацией.

Для простого цикла:

h_in = 1,01 х (604 – 273) = 334,3 кДж/кг

Для цикла с регенерацией:

h_in = 1,01 х (808 – 273) = 540,4 кДж/кг

Удельная энтальпия воздуха на выходе из камеры сгорания рассчитывается с учетом температурной зависимости теплоемкости воздуха:

h_out = -0,00175 Т² + 4,775 Т – 2205, (3.7)

где Т – температура на выходе из камеры сгорания

---

, равная для обоих вариантов максимальной температуре цикла.

h_out = -0,00175 х 1193² + 4,775 х 1193 – 2205 = 1000,9 кДж/кг

Определяем теплоемкость продуктов сгорания:

- для двуокиси углерода:

с_СО2 = 0,847 + 5,22 х 10^-4 Т – 1,35 х 10^-7 Т²,

с_СО2 = 0,847 + 5,22 х 10^-4 х 1193 – 1,35 х 10^-7 х 1193² = 1,278 кДж/(кг К);

- для азота:

с_N2 = 0,869 + 3,94 х 10^-4 Т – 9,6 х 10^-8 Т²,

с_N2 = 0,869 + 3,94 х 10^-4 х 1193 – 9,6 х 10^-8 х 1193² = 1,202 кДж/(кг К)

Удельная энтальпия продуктов сгорания:

- двуокись углерода

h_CO2 = c_CO2 (Т – 273),

h_CO2 = 1,278 х (1193 – 273) = 1175,8 кДж/кг

- азот

h_N2 = c_N2 (Т – 273),

h_N2 = 1,202 х (1193 – 273) = 1105,8 кДж/кг

- водяной пар

h_H2O = 0,00125 Т² – 0,375 Т + 600,

h_H2O = 0,00125 х 1193² – 0,375 х 1193 + 600 = 1931,7 кДж/кг

Удельная энтальпия чистых продуктов сгорания:

, (3.8)

1269,4 кДж/кг

Коэффициент избытка воздуха определяем из баланса энтальпий рабочего тела на входе и выходе из камеры сгорания:

, (3.9)

где η_кс – коэффициент полезного действия камеры сгорания, для газообразного топлива можно принять η_кс = 0,995.

Для простого цикла:

3,9

Для цикла с регенерацией:

5,7
3.4 Расход топливного газа и воздуха
Расход топливного газа:

, (3.10)

где N_ГТУ – заданная мощность ГТУ, МВт.

Для простого цикла:

0,413 кг/с

Для цикла с регенерацией:

0,304 кг/с

Суммарный расход воздуха:

М_в = α_Σ М_т L⁰, (3.11)

Для простого цикла:

М_в = 3,9 х 0,413 х 16,61 = 26,75 кг/с

Для цикла с регенерацией:

М_в = 5,7 х 0,304 х 16,61 = 28,78 кг/с

Расход первичного воздуха зависит от выбранного коэффициента избытка первичного воздуха α₁, который в свою очередь определяется конструкцией камеры сгорания и может изменяться в пределах α

---

₁ = 1,2…1,6:

М_в1 = α₁ М_т L⁰, (3.12)

Для простого цикла:

М_в1 = 1,5 х 0,413 х 16,61 = 10,29 кг/с

Для цикла с регенерацией:

М_в1 = 1,5 х 0,304 х 16,61 = 7,57 кг/с
Расход вторичного воздуха находим как остаток суммарного:

М_в2 = М_в – М_в1, (3.13)

Для простого цикла:

М_в2 = 26,75 – 10,29 = 16,46 кг/с

Для цикла с регенерацией:

М_в2 = 28,78 – 7,57 = 21,21 кг/с

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В курсовой работе был рассчитан простейший цикл ГТУ и цикл с регенерацией теплоты. Были рассчитаны параметры точек каждого цикла, определены показатели циклов, построены графики циклов в координатах «давление – удельный объем» и «температура – удельная энтропия». Был составлен материальный баланс камеры сгорания.

По результатам расчета было получено, что оптимальная степень повышения давления в цикле с регенерацией теплоты составляет 3,7.

Низшая рабочая теплота сгорания топлива составляет 49544,2 кДж/кг; количество воздуха для полного сгорания топлива составляет 16,61 кг/кг; коэффициент избытка воздуха для простого цикла – 3,9, а для цикла с регенерацией – 5,7; суммарный расход воздуха для простого цикла составляет 26,75 кг/с, а для цикла с регенерацией – 28,78 кг/с.

Расход топливного газа для простого цикла составляет 0,413 кг/с, а для цикла с регенерацией – 0,304 кг/с. КПД для цикла без регенерации теплоты равен 31,26 %, а для цикла с регенерацией теплоты – 42,5 %.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. 
   Газотурбинные установки для транспорта газа: учеб. пособие / А.Ю. Коньков, Д.В. Тимошенко. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2016. - 151 с.
   
2. 
   Тепловой расчет газотурбинной установки: метод. указания по выполнению курсовой работы / И.Д. Конькова, А.Ю. Коньков. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2018. - 23 с.
   

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(информационное)
Результаты расчета промежуточных точек для построения

диаграммы простого цикла ГТУ

v, м3/кг	Р, кПа	s, Дж/(кг К)	Т, К
политропное сжатие в компрессоре n = 1,463		сгорание в КС р = 1215,84 кПа
0,1560	1069,507	130	634
0,2000	743,564	180	666
0,3700	302,305	200	679
0,4500	227,026	270	727
0,5500	169,268	300	749
0,6000	149,035	400	826
0,6600	129,638	650	1056
0,7000	118,945	750	1164
политропное расширение в турбине n = 1,296		охлаждение в атмосфере р = 101,32 кПа
0,4000	774,332	35	283
0,5000	579,872	168	322
0,5500	512,492	250	349
0,6000	457,839	450	424
0,9000	270,707	550	468
1,2000	186,457	650	516
1,3000	168,084	700	542
1,7500	114,346	750	569
1,8000	110,246	900	660

---

---

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