Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
ГАЗОТУРБИННЫЕ И ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ
Учебное пособие
Омск 2005
Газотурбинные и парогазовые установки: учебное пособие
Сост. В.И. Гриценко, Ю.Т. Усманский.
Омск: Изд-во ОмГТУ, 2005. с.
В учебном пособии по дисциплине «Газотурбинные и парогазовые установки» приведены методические указания и основные формулы по расчетам тепловых схем и элементов. Приведены примеры расчетов и иллюстраций.
Для студентов вузов, обучающихся по направлению 650800 «Теплоэнергетика». Специальности: 140101 «Тепловые электрические станции»,
140104 «Промышленная теплоэнергетика».
1. Расчет показателей тепловых схем и циклов газотурбинных установок (гту)
1.1. Определение важных характеристик цикла простой гту
Основными элементами простой ГТУ являются компрессор К, камера сгорания КС и турбина Т (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Схема простой ГТУ
Цикл ГТУ в T, S – диаграмме показан на рисунке 1.2.
а) б)
Рис. 1.2 Цикл простой ГТУ:
а – без регенерации; б – с регенерацией
Удельной полезной работой ГТУ называют разность
|
(1.1) |
,
где
- работа расширения 1 кг газа в турбине;
- работа, затраченная
на сжатие 1 кг воздуха в компрессоре.
|
(1.2) |
.
Первая важная характеристика – КПД цикла ГТУ - определяется конечным выражением
|
(1.3) |
где
;
или
,
mг
и mв
– показатели изоэнтропы;
= 0,97 – 0,99 – КПД камеры сгорания;
,
- КПД турбины и компрессора соответственно.
Пример 1. График зависимости (1.3) представлен на рисунке 1.3. Расчеты выполнены без учета потерь в камере сгорания ( = 1) и в воздушном и газовом трактах (λ = 1); кроме того, принято = 0,87; = 0,84 и mг = mв = 0,275.
Анализ полученных данных свидетельствует, что с ростом параметра τ увеличиваются максимальное значение η и оптимальное отношение давлений εη, т. е. такое отношение давлений, при которых КПД достигает максимального значения.
Рис. 1.3. График зависимости КПД простой ГТУ от отношений давлений и температур
Второй важной характеристикой цикла служит коэффициент полезной работы, определяемый как отношение полезной работы ГТУ к работе турбины
|
|
если принять
и mг
= mв
≈ m,
то тогда
|
(1.4) |
Третьей важной характеристикой цикла является удельный расход газа
|
(1.5) |
где G – расход газа, кг/с; α - удельный расход газа, кг/кДж;
N – полезная мощность ГТУ, кВт.
Удельная работа ГТУ связана с удельным расходом d простым соотношением
|
(1.6) |
тогда
.
Контрольные задания
Ответить в письменном виде на следующие теоретические вопросы
1. Опишите основные элементы простой ГТУ и приведите ее принципиальную схему (рис. 1.1).
2. Рассмотрите цикл ГТУ в Т, s – диаграмме с описанием всех технологических процессов (рис. 1.2а).
Решить следующие практические задачи
3. Рассчитать важные характеристики цикла – (η, φ, d, Н, N) и построить график зависимости КПД простой ГТУ от отношений давлений и температур (рис. 1.3).
Расчеты выполнить без учета потерь в камере сгорания (ηк.с. = 1) и в воздушном и газовом трактах (λ = 1); кроме того, принять mг = mв = 0,275.
4. Сделать анализ факторов, влияющих на важные характеристики простой ГТУ, и аналитические выводы.
Варианты заданий и исходные данные по вариантам приведены в таблицах 1.2, 1.3. Первичные расчеты привести в тексте, остальные следует оформить в табличной форме. Последние указания распространяются на все контрольные задачи.