Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»
Кафедра «Тепловые двигатели»
по дисциплине: «Режимы работы и эксплуатации энергетических машин»
Документы текстовые
Всего листов 20
Руководитель:
______________Шкодин В.М.
«__»__________________Thursday November 13, 2014
Студент группы
________________Инкина О.В. «__»__________________Thursday November 13, 2014
Брянск Thursday November 13, 2014
Аннотация
В данной курсовой работе произведён расчёт режимных характеристик и рабочей линии газотурбинной установки ГТН-25 на переменных режимах работы.
Содержание
|
[1]
[2] [2.1] Методика расчёта переменных режимов [2.2] Результаты расчётов |
Введение
В данной курсовой работе произведён расчёт газовой турбины на переменные режимы, на основе расчёта проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы газовой турбины. Из общей формулы мощности ГТУ Nе = GHе видно, что изменение мощности может быть достигнуто путём регулирования расхода газа G и полезной работы Hе. В зависимости от одного из трёх способов регулирования ГТУ изменение мощности достигается:
Количественный способ регулирования мощности может быть осуществлён только в замкнутых ГТУ путём пропорционального изменения давления во всех точках схемы ГТУ. В ГТУ открытого типа невозможно осуществить пропорциональное изменение давлений во всей схеме, так как нижний уровень давления (атмосферное давление) вообще не может быть изменён произвольно. Поэтому в ГТУ открытого типа при регулировании мощности отношение давлений (π и πт) и температура Т1 непрерывно меняются. Удельная эффективная работа Не и КПД ηe обычно снижаются вместе с понижением нагрузки (в большей или меньшей степени в зависимости от схемы ГТУ). Поэтому в ГТУ открытого типа осуществляется регулирование первого (качественное) или второго рода (смешанное, или качественно-количественное).
Изменение экономичности ГТУ при частичных нагрузках, очевидно, зависит от того, насколько способ регулирования приближается к количественному. При первом способе регулирования происходит резкое изменение Не при маломеняющемся расходе G и в этом случае следует ожидать значительного снижения КПД ГТУ при частичных нагрузках (для одновальных ГТУ с генераторной нагрузкой). Если регулирование мощности достигается при существенном уменьшении расхода, то величина Не меняется в меньшей степени, благодаря чему экономичность ГТУ на частичных нагрузках будет более высокой, чем в первом случае (для двухвальных ГТУ с выделенным компрессором).
Из сказанного следует предположение: чем значительнее меняется расход газа при регулировании мощности ГТУ тем более устойчивым должен быть КПД установки.
1 – воздухоочистительное устройство; 2 – турбодетандер; 3 – зубчатая передача; 4 - осевой компрессор; 5 – камера сгорания; 6 – турбина высокого давления; 7 – турбина низкого давления; 8 – котел утилизатор; 9 – потребитель; 10 – химическая водоочистка; ПН - питательный насос; ТП – тепловой потребитель; РПВ – регенеративный подогрев воды.
Эффективная мощность Ne = 25 МВт.
Начальная температура газа Т1* = 1383 К.
Температура воздуха перед компрессором Т3 = 288 К.
Степень повышения давления в компрессоре π = 13,2.
Степень расширения газа в турбине πт = 12,54.
Коэффициент избытка воздуха в КС α = 1,58.
К.п.д. компрессора на расчётном режиме ηКО = 0,86.
К.п.д. турбины на номинальном режиме ηТО = 0,87.
Номинальный режим характеризуется следующими величинами:
Коэффициенты сопротивления:
общий ν = 1,06;
между компрессором и турбиной ν1 = 1,02;
на выходе из турбины ν2 = 1,04.
Соответственно относительные потери давления:
ζ = ν – 1 = 1,06 – 1 = 0,06;
ζ1 = ν1 – 1 = 1,02 – 1 = 0,02;
ζ2 = ν2 – 1 = 1,04 – 1 = 0,04.
Теплоёмкость воздуха (средняя для процесса сжатия):
срв = 1,023 кДж/кг;
kВ = 1,388; mВ = 0,280.
Теплоёмкость газа (средняя для процесса расширения):
= 1,258 кДж/кг;
kГ = 1,300; mГ = 0,231.
Механические к.п.д. турбины и компрессора: ηМТ = ηМК = 0,98.
К.п.д. КС: ηКС = 0,99; = 0,09; = 1,09.
Удельная работа компрессора:
НК = 375,81 кДж/кг
Удельная работа турбины:
НТ = 675,5 кДж/кг
Удельная эффективная работа ГТУ:
= 442,0 кДж/кг.
Температура воздуха за компрессором:
= 642,8 К.
Подведенное тепло:
Уточнённый расход газа через турбину:
= 25000/442,0·0,97 =54,86 кг/с.
Эффективный к.п.д. ГТУ:
ηe =НeОХЛ/ q1=442,0/1042,4=0,424= 42,4%
Наличие баланса мощностей турбокомпрессорного вала (ТВД) приводит к тому, что характеристика турбокомпрессора (режимная линия) является однопараметрической и изображается на диаграмме компрессора одной кривой (рис. 1).
Отношение давлений ТВД πТ1 определяются по значениям πТ формулой:
где
Температурный коэффициент для ТВД находится из баланса мощности турбокомпрессорного вала:
где Т1* для ТВД и турбины в целом одна и та же.
Для ТНД соответственно будет где температура перед ТНД
К.п.д. турбин высокого и низкого давления определяются по значениям и
Относительный приведенный расход находится по характеристике компрессора или из выражения:
Теоретическая приведенная безразмерная мощность определяется выражением:
и полезная
Рис. 1. Универсальная характеристика осевого компрессора ГТН-25
Удельный относительный расход тепла определяется из выражения:
Тогда к.п.д. ГТУ и , где n2 – частота вращения вала ТНД; – принимается.
Весь расчёт сведён в таблицу 1, из которой ясна принятая последовательность расчётов. По полученным значениям параметров на построены режимные характеристики двухвальной ГТУ (рис. 2 – 4): .
Таблица 1
Расчёт режимных характеристик двухвальной ГТУ
|
Пара метр |
Расчётная формула |
||||||
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13,2 |
||
|
– из расч. ГТ |
0,973 |
0,967 |
0,960 |
0,954 |
0,947 |
0,940 |
|
|
по характеристике ОК |
0,82 |
0,83 |
0,85 |
0,87 |
0,87 |
0,86 |
|
|
0,905 |
0,931 |
0,950 |
0,968 |
0,976 |
1,000 |
||
|
0,86 |
0,866 |
0,868 |
0,869 |
0,8695 |
0,87 |
||
|
По характеристике ОК |
3,8 |
4,0 |
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,80 |
|
|
– из расч. ГТ |
0,791 |
0,833 |
0,875 |
0,916 |
0,958 |
1,000 |
|
|
7,785 |
8,700 |
9,604 |
10,489 |
11,367 |
12,408 |
||
|
3,069 |
3,113 |
3,146 |
3,172 |
3,191 |
3,210 |
||
|
0,828 |
0,860 |
0,892 |
0,914 |
0,956 |
1,014 |
||
|
876,0 |
919,5 |
963,5 |
1007,8 |
1052,3 |
1097,2 |
||
|
0,798 |
0,838 |
0,878 |
0,918 |
0,959 |
1,000 |
||
|
2,536 |
2,794 |
3,052 |
3,307 |
3,562 |
3,866 |
||
|
(или по характеристике ОК) |
0,670 |
0,7450 |
0,8125 |
0,8800 |
0,9375 |
1,000 |
|
|
0,404 |
0,505 |
0,614 |
0,729 |
0,850 |
1,000 |
||
|
0,894 |
0,915 |
0,937 |
0,958 |
0,979 |
1,000 |
||
|
0,86 |
0,864 |
0,867 |
0,8685 |
0,8696 |
0,87 |
||
|
0,989 |
0,9929 |
0,9960 |
0,9983 |
0,9996 |
1,000 |
||
|
0,399 |
0,502 |
0,612 |
0,728 |
0,850 |
1,000 |
||
|
при |
0,791 |
0,833 |
0,875 |
0,916 |
0,958 |
1,000 |
|
|
0,501 |
0,591 |
0,686 |
0,789 |
0,890 |
1,000 |
||
|
0,797 |
0,849 |
0,892 |
0,922 |
0,955 |
1,000 |
||
|
0,736 |
0,7946 |
0,8489 |
0,8995 |
0,9472 |
1,000 |
||
|
0,606 |
0,682 |
0,758 |
0,833 |
0,909 |
1,000 |
Рис. 2. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 3. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 4. Универсальная характеристика двухвальной ГТУ
Заключение
Сопоставляя результаты расчёта двухвальной ГТУ по таблице 1 и рисункам 2 – 4, можно отметить следующее:
Для двухвальной ГТУ контактного типа диапазон режимов работы ограничен, уверенно можно работать свыше πк =8, при уменьшении значения необходимо принять конструктивные меры. Зависимости τ = f(Nе) и η = f(Nе) для двухвальной ГТУ более пологие, что свидетельствует о большей пригодности двухвальных ГТУ для работы на переменных режима.
Список используемой литературы
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
ист
3
Студент
Инкина О.В.
Руковод.
Шкодин М.В.
Лит.
Листов
12
БГТУ ФЭЭ гр.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
5
Лист
Дата
Подпись
№ докум.
Лист
Изм.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13