Содержание
1.Задание на курсовую работу4
2.Введение.5
3.Задача №1…6
3.1. Расчет цикла Ренкина….6
3.2. Расчет цикла паросиловой установки с регенеративным подогревом питательной воды с двумя отборами..10
4. Задача №2…15
4.1. Расчет цикла паросиловой теплофикационной установки.15
4.2. Расчет цикла с промежуточным перегревом пара…18
5. Оценка экономических показателей циклов…22
5.1. Годовая экономия топлива…..22
5.2. Сравнение термических КПД циклов…23
6. Специальный вопрос..24
Заключение.31
Список использованной литературы32
Приложение 1.33
Выдержка из текста работы
|
№ |
Наименование величины |
Обозна-чение |
Размерность |
Расчетная формула |
Степень повышения давления |
|||
|
1 |
УД энтальпия нар воздуха |
По данным из табл. В.1 |
315,1898 |
|||||
|
2 |
ТД функция |
По данным из табл. В.1 |
1,6466 |
|||||
|
3 |
Полное давление воздуха |
1,0837 |
||||||
|
4 |
Полное давление воздуха |
6,5025 |
7,5862 |
8,67 |
||||
|
5 |
ТД функция |
9,8797 |
11,5264 |
13,173 |
||||
|
6 |
УД энтальпия конца процесса |
По данным из табл. В.1 |
526,6235 |
550,0922 |
571,213 |
|||
|
7 |
Удельная работа |
251,7068 |
279,6457 |
304,7895 |
||||
|
8 |
УД энтальпия за компрессором |
566,8966 |
594,8355 |
619,9793 |
||||
|
9 |
Температура за компрессором |
По данным из табл. В.1 |
561,8274 |
588,5581 |
612,489 |
|||
|
10 |
Мощность, потребляемая компрессором |
78,029 |
86,69 |
94,48 |
||||
|
1 |
Полное давление перед Г.Т. |
6,1635 |
7,1907 |
8,218 |
||||
|
2 |
Уд расход топлива в камере сгорания |
0,0131 |
0,0133 |
0,0136 |
||||
|
1 |
Расход газа через Пр.часть Г.Т. |
306,3372 |
306,395 |
306,4773 |
||||
|
2 |
Принимаем |
0,0254 |
||||||
|
3 |
Принимаем |
0,9873 |
||||||
|
4 |
Доля охлаждающего воздуха |
Принимаем |
0,5762 |
|||||
|
5 |
Полное давление газа за Г.Т. |
1,1385 |
||||||
|
6 |
ТД функция |
5,4137 |
6,316 |
7,2182 |
||||
|
7 |
ТД функция |
49,693 |
42,594 |
37,2698 |
||||
|
8 |
ТД функция |
По данным из табл. В.1 |
269,0221 |
|||||
|
9 |
УД энтальпия |
По данным из табл. В.1 |
827,1368 |
797,691 |
764,0805 |
|||
|
10 |
Удельная работа, развиваемая Г.Т. |
438,35 |
465,387 |
496,2476 |
||||
|
11 |
Мощность, развиваемая Г.Т. |
134,28 |
142,592 |
152,088 |
||||
|
12 |
Удельная энтальпия газа |
866,194 |
839,157 |
808,2964 |
||||
|
13 |
Температура газа за Г.Т. |
По данным из табл. В.2 |
826,79 |
802,88 |
775,437 |
|||
|
14 |
Расход воздуха через компрессор |
310 |
310 |
310 |
||||
|
15 |
Массовый расход топлива в ГТУ |
3,9742 |
4,0316 |
4,1143 |
||||
|
16 |
Удельный расход топлива |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
||||
|
17 |
Эффективный КПД ГТУ |
0,3135 |
0,306 |
0,3084 |
||||
|
18 |
Удельная полезная мощность |
172,8 |
175,6 |
176,01 |
|
5.0 |
166,8 |
0.305 |
|
|
6.0 |
172,8 |
0.307 |
|
|
7.0 |
175,61 |
0.306 |
|
|
8.0 |
176,01 |
0.302 |
|
|
9.0 |
174,58 |
0.296 |
|
|
10.0 |
172,16 |
0.29 |
|
|
11.0 |
169,22 |
0.282 |
|
|
12.0 |
165,49 |
0.275 |
|
|
13.0 |
161,51 |
0.267 |
|
|
14.0 |
157,21 |
0.259 |
|
|
15.0 |
152,69 |
0.25 |
|
|
16.0 |
147,85 |
0.242 |
|
|
17.0 |
143 |
0.233 |
|
|
18.0 |
138,13 |
0.225 |
|
|
19.0 |
133,26 |
0.217 |
|
|
20.0 |
128,37 |
0.208 |
|
|
21.0 |
123,41 |
0.2 |
|
|
22.0 |
118,32 |
0.192 |
|
|
23.0 |
113,37 |
0.184 |
|
|
24.0 |
108,39 |
0.176 |
|
|
25.0 |
103,45 |
0.168 |
|
|
26.0 |
98,52 |
0.16 |
|
|
27.0 |
93,45 |
0.151 |
|
|
28.0 |
88,56 |
0.143 |
|
|
29.0 |
83,66 |
0.136 |
Часть 2. Выбор типа компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования
В качестве модельного компрессора выбираем компрессор КВД ГТ-100.
Исходные данные модельного компрессора:
Массовый расход,
Степень повышения давления
Частота вращения вала .
Адиабатический КПД,
Температура на входе,
Давление на входе,
Наружный диаметр рабочего колеса 1 ступени,
Длина рабочей лопатки первой ступени
Наружный диаметр рабочего колеса посл. ступени,
Длина проточной части,
Число ступеней,
Исходные данные натурного компрессора:
Массовый расход,
Степень повышения давления
Частота вращения вала, .
Температура на входе,
Давление на входе, .
Cпроектированная по методу проточная часть натурного компрессора представляет собой в выбранном масштабе проточную часть прототипа, имеющие тождественные с ней характеристики, построенные в параметрах подобия.
Масштаб моделирования
-политропический КПД компрессора, значение которого принимают в пределах 0,86…0,92 .
Принимаем
Выбранная точка моделирования содержит следующее:
— относительная величина обобщающего параметра для модельного компрессора в точке «М», снятая с его универсальной характеристики
-значение обобщающего параметра для модельного компрессора в расчетной точке (значения представлены в исходных данных модельного компрессора)
— определяется по значениям в исходных данных для модельного компрессора
Требуемую для определения расчетного значения массового расхода степень повышения давления, предвключенной группы ступеней подсчитывают по формуле:
Заданная частота вращения ротора компрессора проверяется по следующему соотношению:
Суммарная степень повышения давления проектируемого компрессора:
При этом соблюдается условие , что соответствует 2…3 дополнительным концевым ступеням.
Наружный диаметр рабочего колеса 1 -ой предвключенной ступени компрессора приближенно рассчитывают по формуле:
где — отношение диаметра втулки рабочего колеса и его наружному диаметру (втулочное отношение)
-коэффициент расхода 1 ступени , который берут в пределах 0,46….0,48 . В нашем случае принимаем 0,46
-газовая постоянная, равная .
Число ступеней предвключенной группы:
цикл газотурбинный установка компрессор
-изоэнтропический напор, создаваемый предвключенной группой ступеней:
-средний коэффициент напора ступени, который принимают в расчетах равным 0,4…0,5
-коэффициент взаимного влияния ступеней, который принимают равным 0,94….1,0 .
-средняя окружная скорость на перефирии рабочих лопаток предвключенной группы ступеней.
Суммарный КПД такой комбинированной проточной части:
Вывод:
В части 2 создан компрессор для ГТУ, базируясь на других известных компрессорах (в данном случае компрессор ГВД ГТ-100)
Часть 3. Определение числа ступеней и основных геометрических размеров проточной части газовой турбины
Исходные параметры для проектирования проточной части газовой турбины:
— массовый расход газа через турбину
— удельная работа, развиваемая турбиной
— температура в заторможенном потоке перед турбиной
— давление в заторможенном потоке перед турбиной
— давление в заторможенном потоке за турбиной
— частота вращения ротора турбины
Определение числа ступеней:
Удельная работа, развиваемая одиночной турбинной ступенью
коэффициент нагрузки ступеней
-средняя окружная скорость турбинной ступени
-коэффициент, учитывающий влияние радиального зазора между лопатками
Число ступеней турбины
Распределение удельной работы, развиваемое каждой ступенью
Определение основных размеров последней ступени с учетом выходного диффузора:
Энтальпия газа на выходе из диффузора:
-полная энтальпия газа на выходе из турбины
-скорость потока на выходе из диффузора
Статическое давление газа на выходе из диффузора:
— значение термодинамической функции для заторможенного потока на выходе из диффузора
Энтальпия потока на выходе из диффузора для процесса сжатия, (в нем по обратимой адиабате)
Изоэнтропический теплоперепад в диффузоре:
Скорость выхода потока из последней ступени турбины:
— осевая составляющая скорости
угол выхода из последней ступени турбины
— КПД диффузора
Статическое давление поток газа на выходе из последней ступени:
Площадь кольцевого сечения на выходе из последней ступени:
Удельный объем газа на выходе из последней ступени:
Скорость потока газа при изоэнтропическом расширении
|
0,48 |
276,0779 |
1,4646 |
0,4981 |
0.15 |
0,9665 |
1,9628 |
0,5 |
0,53 |
1,4268 |
|
|
0,5 |
287,5811 |
1,5257 |
0,4782 |
0.20 |
1,0475 |
2,0039 |
0,5 |
0,554 |
1,623 |
|
|
0,52 |
299,0844 |
1,5867 |
0,4598 |
0.25 |
1,1269 |
2,0465 |
0,5 |
0,588 |
1,7835 |
|
|
0,54 |
310,5876 |
1,6477 |
0,4428 |
0.30 |
1,2049 |
2,0905 |
0,5 |
0,621 |
1,9529 |
|
|
0,56 |
322,0909 |
1,7087 |
0,427 |
0.35 |
1,2818 |
2,1357 |
0,5 |
0,645 |
2,1268 |
Напряжения растяжения в корневом сечении лопатки
— плотность материала рабочей лопатки
угловая скорость вращения ротора
— коэффициент разгрузки лопатки переменного сечения
Втулочное отношение
Допустимое напряжение в корневом сечении рабочей лопатки
-коэффициент запаса прочности по растяжению
— предел длительной прочности материала лопатки
Определение длины сопловой лопатки первой ступени:
Длина сопловой лопатки
Скорость потока газа на выходе из сопел первой ступени
коэффициент скорости для сопловых лопаток
степень реактивности на среднем диаметре
угол выхода потока из сопловых лопаток на среднем диаметре
теплоперепад принятый на первую ступень
— теплоперепад, соответствующий скорости входа потока в сопловой аппарат первой ступени
Удельный объем газа на выходе из соплового аппарата первой ступени
Энтальпия на выходе из соплового аппарата первой ступени
Давление газа за сопловыми лопатками первой ступени
Приближенное раскрытие угла проточной части
Часть 4. Тепловой расчет проточной части по среднему диаметру
3 — Число ступеней
306.4773 — G_газа, кг/с
1200 — T_газа, К
8.218 — P_газа, бар
60 — n, об/с
1-я ступень
196.5322 — Hs, кДж/кг
1.59 — D1, м
0.195 — L1, м
4.452 — G_возд, кг/с
612.489 — Т_возд, К
508.39 — С_возд, м/с
22.96 — угол возд,град
1.59 — D2, м
0.199 — L2, м
1.71 — G возд, кг/с
612.489 — Т возд, К
2-я ступень
161.6968 — Hs, кДж/кг
1.59 — D1, м
0.34 — L1, м
0.303 — G_возд, кг/с
612.489 — Т_возд, К
526.878 — С_возд, м/с
21.11 — угол возд,град
1.59 — D2, м
0.344 — L2, м
0 — G возд, кг/с
0 — Т возд, К
3-я ступень
177 — Hs, кДж/кг
1.59 — D1, м
0.46 — L1, м
0 — G_возд, кг/с
0 — Т_возд, К
0 — С_возд, м/с
0 — угол возд,град
1.59 — D2, м
0.464 — L2, м
0 — G возд, кг/с
0 — Т возд, К
1- ступень
HS= .19653E+03 Ro= .26873E+00
Сопловой венец:
T0*= .12000E+04 P0*= .82180E+01 I0*= .13045E+04
D1= .15900E+01 L1= .19500E+00
G_gas_1= .30648E+03 G_air_1= .44520E+01
T_air_1_in= .61249E+03 T_air_1_Out= .97090E+03 T1_gas = .10922E+04
T1= .10901E+04 P1= .53520E+01 V1= .58523E+00
C1_gas= .50882E+03 C_air= .50839E+03
C1= .50881E+03 U1= .29971E+03 W1= .26056E+03
Alfa1_gas= .22962E+02 Alfa_air_1= .22960E+02
Alfa1= .22962E+02 Beta1= .49624E+02
T1*= .11185E+04 P1*= .59562E+01 I1*= .12065E+04
Рабочий венец:
D2= .15900E+01 L2= .19900E+00
G_gas_2= .31093E+03 G_air_2= .17100E+01
T_air_2_in= .61249E+03 T_air_2_Out= .10428E+04 T2_gas= .10548E+04
T2= .10547E+04 P2= .45450E+01 V2= .71467E+00
C2= .22439E+03 U2= .29971E+03 W2= .38965E+03
Alfa2= .85030E+02 Beta2= .35009E+02
T2*= .10759E+04 P2*= .49358E+01 I2*= .11556E+04
KPD= .77696E+00
2 — ступень
HS= .16170E+03 Ro= .41285E+00
Сопловой венец:
T0*= .10759E+04 P0*= .49358E+01 I0*= .11556E+04
D1= .15900E+01 L1= .34000E+00
G_gas_1= .31264E+03 G_air_1= .30300E+00
T_air_1_in= .61249E+03 T_air_1_Out= .41613E+04 T1_gas= .98498E+03
T1= .98981E+03 P1= .33254E+01 V1= .85524E+00
C1_gas= .46302E+03 C_air= .52688E+03
C1= .46308E+03 U1= .29971E+03 W1= .21288E+03
Alfa1_gas= .21110E+02 Alfa_air_1= .21110E+02
Alfa1= .21110E+02 Beta1= .51578E+02
T1*= .10091E+04 P1*= .35983E+01 I1*= .10768E+04
Рабочий венец:
D2= .15900E+01 L2= .34400E+00
G_gas_2= .31294E+03 G_air_2= .00000E+00
T_air_2_in= .00000E+00 T_air_2_Out= .00000E+00 T2_gas= .93853E+03
T2= .93853E+03 P2= .26358E+01 V2= .10840E+01
C2= .20494E+03 U2= .29971E+03 W2= .40596E+03
Alfa2= .74426E+02 Beta2= .29096E+02
T2*= .95661E+03 P2*= .28342E+01 I2*= .10153E+04
KPD= .80131E+00
3 — ступень
HS= .17700E+03 Ro= .52017E+00
Сопловой венец:
T0*= .95661E+03 P0*= .28342E+01 I0*= .10153E+04
D1= .15900E+01 L1= .46000E+00
G_gas_1= .31294E+03 G_air_1= .00000E+00
T_air_1_in= .00000E+00 T_air_1_Out= .00000E+00 T1_gas= .87025E+03
T1= .87025E+03 P1= .18898E+01 V1= .13232E+01
C1_gas= .44646E+03 C_air= .00000E+00
C1= .44646E+03 U1= .29971E+03 W1= .21650E+03
Alfa1_gas= .25132E+02 Alfa_air_1= .00000E+00
Alfa1= .25132E+02 Beta1= .61143E+02
T1*= .89068E+03 P1*= .20727E+01 I1*= .93911E+03
Рабочий венец:
D2= .15900E+01 L2= .46400E+00
G_gas_2= .31294E+03 G_air_2= .00000E+00
T_air_2_in= .00000E+00 T_air_2_Out= .00000E+00 T2_gas= .79712E+03
T2= .79712E+03 P2= .12833E+01 V2= .18643E+01
C2= .26632E+03 U2= .29971E+03 W2= .46140E+03
Alfa2= .70938E+02 Beta2= .33063E+02
T2*= .82850E+03 P2*= .14938E+01 I2*= .86813E+03
KPD= .74352E+00
Заключение:
В данной курсовой работе произведен тепловой расчет цикла газотурбинной установки и выбор ее оптимальных параметров. Курсовая работа, состоящая из четырех частей, включает в себя следующие расчеты. В первой части произведен расчет цикла и его оптимизация, т.е. выбраны оптимальные значения рк и КПД установки. Вторая часть включает выбор осевого компрессора путем метода полного моделирования с установкой предвключенных ступеней. В третьей части произведено определение основных геометрических размеров турбины, из которой были определены длины сопловых и рабочих лопаток проточной части газовой турбины. В четвертой части выполнен тепловой проточной части турбины по среднему диаметру.
