1.3. Нахождение основных параметров работы гту.
При нахождении остальных параметров работы ГТУ необходимо учесть, что для подачи газа в камеру сгорания используется дожимной компрессор, создающий давление на 2,5 бара больше, чем в камере сгорания. Давление в камере сгорания будет равно:
Степень сжатия дожимного компрессора определим из условий его работы:
Найдем располагаемую работу дожимного компрессора:
.
Топливом - природный газ, основным компонентом которого является метан CH4. Для метана:
,
где
;
Тогда:
.
Работа дожимного компрессора будет равна:
.
Мощность ГТУ изменится:
.
Найдем расход воздуха:
кг/с.
Объемный расход газа:
м3/с.
Для вычисления мощности необходимо перевести объемный расход газа в массовый расход:
,
где ρ – плотность природного газа.
кг/с.
Найдем мощность ГТУ:
МВт.
Найдем удельный расход газа по формуле:
м3/кВт
.
ч.
Термический КПД ГТУ равен:
Эффективный КПД ГТУ определяется:
Основные показатели работы ГТУ сведем в таблицу:
|
|
Мощность ГТУ, МВт |
Расход воздуха, кг/c |
Объемный расход газа,м3/с |
Удельный расход газа м3/КВт.ч |
Эффективный КПД, % |
17,9 |
17,274 |
9,072 |
47,6 |
0,958 |
0,38 |
25,98 |
1.4. Расчет режимных характеристик в зависимости от
температуры наружного воздуха.
Пусть температура наружного воздуха изменяется в интервале от -20 оС до +40 оС.
С изменением температуры будут изменяться параметры работы ГТУ. Найдем эту зависимость.
А) Новое значение коэффициента сжатия в компрессоре найдем из условия, что при изменении температуры наружного воздуха, работа сжатия компрессора остается постоянной:
,
где
-
новое значение коэффициента сжатия;
Т1*- новая температура наружного воздуха;
Т1- температура воздуха на номинальном режиме.
Б) Коэффициент сжатия в турбине:
*=
.
В) Работы сжатия компрессоров, работа турбины, работа цикла, температуры перед камерой сгорания Т2 и перед газовой турбиной Т4 и теплота, подведенная в камере сгорания, вычисляются по следующим формулам, подробно рассмотренным в пункте 1.2.
,
где
,
где
,
где
,
.
, где
z- число ступеней компрессора; z =2.
Т4=Т3 - , К
,
.
Г) Изменение температуры наружного воздуха вызовет изменение его плотности и плотности природного газа. Значит изменятся расходы воздуха и газа. Расход воздуха будет меняться пропорционально плотности:
,
где
.
Объемный расход газа вычислим по формуле:
.
Д) Давление в камере сгорания изменится:
.
Значит изменится
и
.
Пересчитаем работу сжатия дожимного
компрессора:
.
,
где ρ* – плотность природного газа при
новой температуре.
Е) Мощность ГТУ:
.
Удельный расход газа:
Термический КПД ГТУ равен:
Эффективный КПД ГТУ:
.
Таким образом, отразили в расчетах влияние изменения температуры наружного воздуха на основные параметры работы ГТУ. Расчеты приведены в таблице:
T1, K |
πk |
πт |
lк1, Дж/кг |
lk2, Дж/кг |
lт, Дж/кг |
lгту, Дж/кг |
Т2, К |
Т4, К |
qподв, Дж/кг |
ρ, кг/м3 |
|
253 |
24,64 |
23,78 |
169796,660 |
193286,316 |
590965,641 |
227882,666 |
422 |
465 |
653893,34 |
1,350 |
|
258 |
23,44 |
22,62 |
169796,660 |
189540,457 |
585195,811 |
225858,694 |
427 |
470 |
648870,84 |
1,324 |
|
263 |
22,33 |
21,55 |
169796,660 |
185937,027 |
579526,933 |
223793,247 |
432 |
476 |
643848,34 |
1,298 |
|
268 |
21,31 |
20,56 |
169796,660 |
182468,052 |
573956,779 |
221692,067 |
437 |
482 |
638825,84 |
1,274 |
|
273 |
20,36 |
19,65 |
169796,660 |
179126,146 |
568483,158 |
219560,352 |
442 |
487 |
633803,34 |
1,251 |
|
278 |
19,48 |
18,80 |
169796,660 |
175904,453 |
563103,922 |
217402,809 |
447 |
492 |
628780,84 |
1,228 |
|
283 |
18,66 |
18,01 |
169796,660 |
172796,601 |
557816,964 |
215223,704 |
452 |
498 |
623758,34 |
1,207 |
|
288 |
17,90 |
17,27 |
169796,660 |
169796,660 |
552620,221 |
213026,902 |
457 |
503 |
618735,84 |
1,186 |
|
293 |
17,19 |
16,59 |
169796,660 |
166899,106 |
547511,673 |
210815,907 |
462 |
508 |
613713,34 |
1,165 |
|
298 |
16,53 |
15,95 |
169796,660 |
164098,785 |
542489,343 |
208593,898 |
467 |
513 |
608690,84 |
1,146 |
|
303 |
15,91 |
15,35 |
169796,660 |
161390,884 |
537551,300 |
206363,755 |
472 |
518 |
603668,34 |
1,127 |
|
308 |
15,33 |
14,79 |
169796,660 |
158770,903 |
532695,655 |
204128,092 |
477 |
523 |
598645,84 |
1,109 |
|
313 |
14,78 |
14,26 |
169796,660 |
156234,626 |
527920,563 |
201889,278 |
482 |
527 |
593623,34 |
1,091 |
|
T1, K |
G,кг/с |
Vг, м3/с |
Gг, кг/с |
v, м3/кВт·ч |
р3, бар |
πдк |
lдк, Дж/кг |
N, МВт |
ŋе |
|
|
253 |
57,252 |
1,101 |
5,026 |
0,339 |
24,15 |
4,44 |
272442,231 |
11,678 |
29,05 |
|
|
258 |
56,143 |
1,071 |
4,796 |
0,338 |
22,97 |
4,25 |
267807,559 |
11,396 |
29,13 |
|
|
263 |
55,075 |
1,043 |
4,579 |
0,338 |
21,88 |
4,06 |
263258,960 |
11,120 |
29,20 |
|
|
268 |
54,048 |
1,016 |
4,376 |
0,337 |
20,88 |
3,90 |
258792,962 |
10,850 |
29,26 |
|
|
273 |
53,058 |
0,989 |
4,184 |
0,336 |
19,95 |
3,74 |
254406,292 |
10,585 |
29,31 |
|
|
278 |
52,104 |
0,964 |
4,002 |
0,336 |
19,09 |
3,60 |
250095,866 |
10,327 |
29,35 |
|
|
283 |
51,183 |
0,939 |
3,831 |
0,336 |
18,29 |
3,46 |
245858,767 |
10,074 |
29,38 |
|
|
288 |
50,295 |
0,915 |
3,670 |
0,335 |
17,54 |
3,34 |
241692,238 |
9,827 |
29,41 |
|
|
293 |
49,436 |
0,892 |
3,517 |
0,335 |
16,85 |
3,22 |
237593,665 |
9,586 |
29,42 |
|
|
298 |
48,607 |
0,870 |
3,372 |
0,335 |
16,20 |
3,12 |
233560,572 |
9,352 |
29,43 |
|
|
303 |
47,805 |
0,849 |
3,235 |
0,335 |
15,59 |
3,01 |
229590,604 |
9,123 |
29,44 |
|
|
308 |
47,029 |
0,828 |
3,104 |
0,335 |
15,02 |
2,92 |
225681,525 |
8,899 |
29,43 |
|
|
313 |
46,277 |
0,808 |
2,981 |
0,335 |
14,49 |
2,83 |
221831,205 |
8,682 |
29,43 |
|
|
2.1 Схема установки.
2.2 Зависимость КПД от на номинальном режиме
