8549
.pdf
при [ 0,85 и \ост \ 0,03: |
40 |
|
кДж· |
||
с с |
1,0344 ∙ O0,891 + 1 + 0,03 + 10413,431 + 8,314 ∙ 1,35 ∙ 752,5Q 55839
б) определим внутреннюю энергию продуктов сгорания через теплоемкость:
|
|
|
|
U |
U =>? =>? |
U ?> ?> |
U >? >? |
U C? C? |
|
|
|
|
|
′′ |
|
|
|
|
|
где: |
<=>? |
|
0,0725 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
]=>? |
<# |
|
0,92255 |
0,0786 |
|
|
|
||
|
< ?> |
0,063 |
0,0683 |
|
|
|
|||
] ?> <# |
|
0,92255 |
|
|
|
||||
<>? |
|
0,08316 |
0,0901 |
|
|
|
|||
]>? |
<# |
0,92255 |
|
|
|
||||
<C? |
|
|
0,70389 |
0,763 |
|
|
|
||
]C? |
<# |
0,92255 |
|
|
|
||||
Проверка: ]=>? + ] ?> + ]>? + ]C? 0,0786 + 0,0683 + 0,0901 + 0,763 1
Используя метод последовательных приближений, определим температуру R, со-
ответствующую величине 55839, найденной нами в результате подсчета левой части урав-
нения баланса.
Зададимся температурой R 1300 . Тогда с учетом теплоемкостей отдельных составляющих, найденных по таблице для соответствующей величины температуры
µ U′′
|
|
Таким образом, правая часть уравнения баланса численно равна |
|
|
Сопоставляя это число с численным значением уравнения баланса видим, что |
46749 ^ 55839. |
||
µTU′′ |
|
Принимаем R 1600 |
44,485 ∙ 0,0786 + 33,741 ∙ 0,0683 + 26,159 ∙ 0,0901 + 24,25 ∙ 0,763 26,66 |
||
тогда |
26,66 ∙ 1600 + 8,314 ∙ 1873 58228,122 _ 55839 |
|
|
|
|
предположим, что R 1500 |
||
µTU′′ |
44,033 ∙ 0,0786 + 33,21 ∙ 0,0683 + 25,967 ∙ 0,0901 + 24,057 ∙ 0,763 26,42 |
|
|
|
26,42 ∙ 1500 + 8,314 ∙ 1773 54377 ^ 55839 |
41
Отсюда следует вывод, что искомое значение температуры находится в интервале
1500< t <1600◦C. |
|
|
|
|
|
Для 1° ∆ 38,5, тогда ∆ для диапазона |
|
– 55389): |
|||
∆ |
55389 0 |
(54377 |
|
||
38,5 |
38 |
||||
откуда следует, что для 55389 R 1538,5 . |
|
|
|
||
в) определяем рабочий объем цилиндра: |
|
|
|
|
|
|
X` |
4 |
∙ , м |
|
|
X` |
4 |
|
∙ 0,66 0,157 м |
||
откуда рабочий объем в точке C:
X= ε 0`1 , м
X= 10 0 1 0,0174 м
г) максимальное давление сгорания
Rc
R
6. Расчет расширения.
а) степень предварительного расширения
e |
|
∙ |
e Λ ∙ Rc |
1,84 |
1,35 |
752,5 |
|||
б) объем предварительного расширения XR |
|
|||
R=
R
в) объем газов в начале расширения
R=
R
г) степень последующего расширения
f XRв e
f 1,84 5,435
д) давление газа в конце расширения при # 1,24
42
в f R? , Па
в 5,435 ",#i 8,533 ∙ 10 Па
е) температура конца процесса расширения
в f ?RM" , К
в 5,435 ",#iM" 1207 К
7. Определение индикаторных показателей поршневого двигателя.
а) среднее индикаторное давление цикла при нескругленной диаграмме
jk а ∙ h 0 1 ∙ lΛ ∙ e 0 1 + # 0 1 ∙ .1 0 f ?M" 2 0 " 0 1 ∙ 1 0 h LM" n
|
5 |
|
101,37 |
|
|
|
1,35 ×1,84 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|||||
Pip = 2,2 ×10 |
|
× |
|
|
|
× 1,35 × (1,84 -1) + |
|
|
|
× 1 - |
|
(1,24−1) |
- |
|
|
|
× 1 - |
|
(1,37−1) |
|
= |
|
|
10 -1 |
1,24 |
-1 |
5,435 |
1,37 -1 |
10 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
= 17,42 ×105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) среднее индикаторное давление действительного цикла при коэффициенте полноты |
|
|||||||||||||||||||||
диаграммы )п 0,95 |
|
|
j |
jk |
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
||
в) индикаторная мощность поршневого двигателя при количестве цилиндров *ц |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pj q ∙ j ∙ X` ∙ *ц ∙ , кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
pj |
4 ∙ 16,549 ∙ 10 ∙ 0,157 ∙ 8 ∙ 10 103,93 ∙ 10 10393 кВт |
|
|
|
|
|||||||||||
г) плотность воздуха, поступающего в цилиндры
eк %в ∙к к
eк 287 ∙ 288 3,388 кг/м
д) индикаторный расход топлива поршневого двигателя
tj 3,6 ∙ 10u ∙ v ∙к,- ∙- j , кг/кВт ∙ ч
tj 3,6 ∙ 10u ∙ 1,8 ∙ 14,45 ∙ 16,549 ∙ 10 0,209 кг/кВт ∙ ч
е) индикаторный КПД поршневого двигателя
43
(j ∙ tj
(j 42 ∙ 10u ∙ 0,209 0,41
8. Расчет эффективных показателей поршневого двигателя.
а) средняя скорость поршня
п |
м с |
п |
м с |
б) среднее давление механических потерь
м |
п |
Па |
м |
|
Па |
в) среднее эффективное давление
y |
j м Па |
y |
Па |
|
г) механический КПД поршневого двигателя
(м yj
(м 16,549 ∙ 10 0,84
д) эффективный удельный расход топлива поршневого двигателя tyп.д. (м , кг/кВт ∙ ч
tyп.д. 0,84 0,249 кг/кВт ∙ ч
е) эффективный КПД поршневого двигателя
y |
j м |
п д |
|
п д |
|
y |
|
ж) эффективная мощность поршневого двигателя
pyп.д. q ∙ y ∙ *ц ∙ X` ∙ , кВт
pyп.д. 4 ∙ 13,915 ∙ 10 ∙ 8 ∙ 0,157 ∙ 10 8739 кВт
з) часовой расход топлива
|
п д |
п д |
кг ч |
т |
y |
y |
|
т |
|
|
кг ч |
44
9. Расчет компрессора наддувочного воздуха.
а) степень повышения давления воздуха в компрессоре
{к к-′
{к 1,01325 ∙ 10 2,961 |
||
б) теплоемкость сжатого воздуха при постоянном объеме (температуру к′ принимаем рав- |
||
ной 310 К – температуре сжатого воздуха) |
|
|
T| возд 4,19 ∙ }0,165 + 0,00017 ∙ - + к′ ~ , кДж/кг ∙ град |
||
| возд |
кДж кг град |
|
|
||
в) теплоемкость воздуха при постоянном давлении |
||
Tk возд T| возд + |
Sв |
, кДж/кг ∙ град |
Tk возд 1,117 + 28,97 1,4 кДж/кг ∙ град
г) работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воздуха в компрессоре при показателе адиабаты |
|||||||||||||||||||||||||||||
• 1,4 |
|
|
|
€ |
|
Tk |
|
∙ - ∙ .{ |
|
|
|
|
0 12 , |
|
/ |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
возд |
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
кДж кг |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ад |
|
|
|
|
|
|
",i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ад |
1,4 ∙ 288 ∙ .2,961 |
0 12 147,065 |
кДж |
/ |
кг |
||||||||||||||||||||||||
€ |
к |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
д) производительность компрессора по воздуху, кг/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
zвозд |
г3600 - |
, кг/с |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
zвозд |
|
|
3600 |
|
|
|
|
|
|
15,72 кг/с |
|
|
|
||||||||||||
е) мощность, затрачиваемая на привод компрессора и сжатие воздуха |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
pк |
|
к |
|
возд |
, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ад |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(м ∙ (ад |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
pк |
|
0,95 ∙ 0,8 |
|
|
3041,92 кВт |
|
|
|
|||||||||||||||||
ж) температура сжатого воздуха за компрессором |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- ∙ ‚1 + (ад ∙ ƒ{ |
|
|
|
|
0 1„… , |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
к′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к • |
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
действительная температура сжатого воздуха за компрессором |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
к |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
",iM" |
|
|
|
|
|
К |
|
|||||||
|
|
|
′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 12„ 419 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
288 ∙ ƒ1 + 0,8 ∙ .2,961 |
",i |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
45
к′ 146
10. Расчет газовой турбины.
а) расход продуктов сгорания через турбину
zгаз zвозд ∙ .1 + v ∙ ,-2 , кг/с
zгаз 15,72 ∙ .1 + 1,8 ∙ 14,452 16,32 кг/с
б) работа, совершаемая газами в турбине при их адиабатическом расширении
|
|
€ |
т |
|
& 0 1 |
∙ % ∙ ∙ 1 0 . |
т2 |
† |
, |
|
/ |
|
|
|
||||||
|
|
ад |
|
& |
г |
т |
в |
2 |
, |
|
- |
|
|
|
кДж кг |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
т |
|
|
|
|
т |
|
+ г |
|
Па |
|
|
|
|
Па |
|
|
|
||
|
|
|
8,533 ∙ 10 + 2,33 ∙ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
5,4315 ∙ 10 |
|
|
|
||||||
т |
1,36 |
|
|
|
|
|
|
1,325 ∙ 10 |
|
|
", u |
466,287 |
кДж |
/ |
кг |
|||||
ад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
€ |
1,36 0 1 |
∙ 285 ∙ 1207 ∙ 1 0 ƒ5,431 ∙ 10 „ |
|
|
|
|
||||||||||||||
в) мощность, развиваемая турбиной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
т |
т |
газ |
т кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ад |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
|
|
|
г) мощность, передаваемая на вал поршневого двигателя через механическую передачу
|
y |
|
|
|
yп д |
|
|
т мех кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
п д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
д) расчет температуры газов за газовой турбиной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Т |
|
в |
|
‰ |
1 0 |
‰ |
1 0 |
|
|
|
1 |
|
Π|
|
тŒ |
, |
К |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
†M" |
|
|
|
||||||||||||||
|
- ∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ ( |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
‡ |
|
|
‡ |
|
} |
|
|
~ |
† |
Š |
|
Š |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
- |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Т |
- 1207 ∙ |
‰ |
1 0 |
‰ |
1 0 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
Π|
|
|
Π|
578 |
К |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
", uM" |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
5,43 ∙ 10 |
|
|
∙ 0,75 |
|
||||||||||||||
|
|
‡ |
|
‡ . |
2 |
", u |
Š |
|
|
Š |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
1 ∙ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
11. Расчет эффективных показателей комбинированного двигателя а) суммарная мощность комбинированного двигателя
46
yк д yп д |
yп д к кВт |
|
y |
|
|
к д |
кВт |
МВт |
|
б) удельный эффективный расход топлива комбинированного двигателя
tyк.д. pyгазк.д. , кг/кВт ∙ ч tyк.д. 6420 0,339 кг/кВт ∙ ч
в) эффективный КПД комбинированного двигателя
(yКПД ∙ tyк.д.
(yКПД 42 ∙ 10u ∙ 0,339 0,257 ∙ 100% 25,7%
4. Построение индикаторной диаграммы
Для построения индикаторной диаграммы воспользуемся следующими величина-
ми: |
XR′ X= 17,4 ∙ 10M |
м , XR 32,1 ∙ 10M м , X` 157 ∙ 10M м ; |
|||||
|
|||||||
|
= |
51,57 ∙ 10 Па, R′ |
69,62 ∙ 10 Па, R |
69,62 ∙ 10 |
Па, |
||
|
|
8,533 ∙ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
В |
Па. |
|
|
|
|
|
Для построения политропических линий сжатия и расширения в P-V координатах |
||||||
используем формулы: |
|
Ž " ∙ .XŽ"2 , Па |
|
||||
для сжатия: |
|
|
|||||
|
Ž " ∙ .XŽ"2 , Па |
|
|||||
для расширения: |
|
|
|||||
|
|
|
|
||||
где Ž – |
искомое давление; |
|
|
|
|
||
|
" – |
известное давление; |
|
|
|
|
|
|
X" – |
известный объем; |
|
|
Ž. |
|
|
|
XŽ – |
объем, которым задаемся для нахождения |
|
||||
5. Индикаторная диаграмма в P-V координатах
Точки для кривой процесса сжатия:
XŽ 155 ∙ 10M м , Ž 2,58 ∙ 10 Па XŽ 130 ∙ 10M м , Ž 3,28 ∙ 10 Па XŽ 100 ∙ 10M м , Ž 4,7 ∙ 10 Па XŽ 70 ∙ 10M м , Ž 7,66 ∙ 10 Па
47
XŽ 50 ∙ 10M м , Ž 12,14 ∙ 10 Па XŽ 25 ∙ 10M м , Ž 31,4 ∙ 10 Па
Точки для кривой процесса расширения:
XŽ 35 ∙ 10M м , Ž 62,5 ∙ 10 Па XŽ 50 ∙ 10M м , Ž 40,18 ∙ 10 Па XŽ 75 ∙ 10M м , Ž 24,3 ∙ 10 Па XŽ 85 ∙ 10M м , Ž 20,8 ∙ 10 Па XŽ 100 ∙ 10M м , Ž 17 ∙ 10 Па XŽ 120 ∙ 10M м , Ž 13,57 ∙ 10 Па XŽ 140 ∙ 10M м , Ž 11,21 ∙ 10 Па XŽ 160 ∙ 10M м , Ž 9,5 ∙ 10 Па
48
Литература
1.Ляшков, В. И. Тепловые двигатели и нагнетатели : учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности 140106 "Энергообеспечение предприятий" / В. И. Ляшков ; Тамб. гос. техн. ун-т. – Тамбов : Изд-во ТГТУ, 2009. – 23 с. : ил.
2.Прохоров, С. Г. Утилизация вторичных энергоресурсов в котельных установках : учеб. пособие / С. Г. Прохоров. – Пенза : Пенз. инженер.- строит. ин.-т, 1989. – 56 с.
3.Энергосбережение и охрана воздушного бассейна при использовании природного газа : учеб. пособие для студентов по направлениям "Стр-во" (5501) и "Теплоэнергетика" (5509) / Б. В. Шанин, Е. Е. Новгородский, В. А. Широков, А. Ф. Пужайло ; М-во общ. и проф. образования Рос. Федерации, Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 1998. – 356 с. : ил.
4.Шанин, Б. В. Справочник оператора газовых установок / Б. В. Шанин. – Горький : Волго-Вят. кн. изд-во, 1986 – 302 с. : ил.
5.Иссерлин, А. С. Основы сжигания газового топлива : справ. пособие / А. С. Иссерлин. – 2- е издание. – Ленинград : Недра, Ленингр. отд-ние, 1987. – 335 с. : ил.
6.Новгородский, Е. Е. Повышение эффективности использования природного газа в промышленности / Е. Е. Новгородский // Материалы международного семинара «Повышение эффективности использования газа в промышленности». – Москва, 1987.
7.Равич, М. Б. Газ и эффективность его использования в народном хозяйстве / М. Б. Равич. – Москва : Недра,1987. – 237 с. : ил.
8.Тебеньков, Б. П. Рекуператоры для промышленных печей / Б. П. Тебеньков. – 4- е изд., испр. и доп. – Москва : Металлургия, 1975. – 294 с. : черт.
9.Сезоненко, Б. Д. Рекуператоры для промышленных печей / Б. Д. Сезоненко. – Москва : ВНИИЭгазпром, 1985. – 41 с. : ил. – ( Газовая промышленность : обзор. информ. / ВНИИ экономики, организации пр-ва и техн.-экон. информ. в газовой пром-сти. Сер. "Использование газа в народном хозяйстве" ; Вып. 5).
10.Шанин, Б. В. Эффективность использования газа в промышленности и защита воздушного бассейна / Б. В. Шанин. – Горький : Волго-Вят. кн. изд-во, 1979. – 223 с. : ил.
11.Друскин, Л. И. Эффективное использование природного газа в промышленных установках : справ. пособие / Л. И. Друскин. – Москва : Энергоатомиздат, 1992. – 175 с. : ил.
12.Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И. Я. Сигал. – Ленинград : Недра, Ленингр. отд-ние, 1977. – 294 с. : ил.
13.Об энергосбережении [Электронный ресурс] : федер. закон Рос. Федерации от 03.04.96 № 28 [ред. от 30.12.2008]. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Законодательство. ВерсияПроф. Утратил силу в связи с принятием нижеслед. закона
14.Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации [Электронный ресурс] : федер. закон Рос. Федерации от 23.11.2009 N 261-ФЗ [ред. от 03.07.2016]. – Режим доступа : КонсультантПлюс. Законодательство. ВерсияПроф.
49
15.Комолов, Д. А. Энергоэффективность / Д. А. Комолов // Экономика и ТЭК сегодня.
– 2008. – № 11. – С. 35-45.
16.Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учебное пособие для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 2002 г. - 540с.
17.[Электронный ресурс] : http://bibliofond.ru/view.aspx?id=135360 // Электронная библиотека студента.
18.Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 640с.;
19.Применение систем когенерации для совместного производства тепловой и электрической энергии. Тепловые процессы в паровых турбинах./ Бочарников И.А., Лебедева Е.А.