Расчет параметров газотурбинной установки - Курсовая работа

Первые патенты с описанием устройств, относящиеся по принципу действия к газотурбинному двигателю, были выданы в Англии Джону Барберу (1791г.) и во Франции Брессону (1837 г.). По проекту Барбера для сжатия воздуха предлагалось использовать поршневой компрессор, в конструкции Брессона воздух сжимался центробежным вентилятором. Газотурбинная установка Кузьминского состояла из поршневого компрессора, камеры сгорания и радиальной газовой турбины. Для уменьшения затраты мощности на сжатие воздуха охлаждение продуктов сгорания производилось не воздухом, а паром, который образовывался в змеевике, расположенном в камере сгорания. В многоступенчатой турбине расширялся чистый воздух, предварительно нагретый в камере сгорания поверхностного типа - без смешения продуктов сгорания топлива и воздуха.Газотурбинной установкой называют тепловой двигатель, состоящий из трех основных элементов: воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины (Рис. Из атмосферы воздух забирают компрессором К, после чего при повышенном давлении его подают в камеру сгорания КС, куда одновременно подводят жидкое топливо топливным насосом ТН или газообразное топливо от газового компрессора. В камере сгорания воздух разделяется на два потока: один поток в количестве, необходимом для сгорания топлива, поступает внутрь жаровой трубы ЖТ; второй - обтекает жаровую трубу снаружи и подмешивается к продуктам сгорания для понижения их температуры. Развиваемая газовой турбиной мощность частично расходуется на привод компрессора, а оставшаяся часть является полезной мощностью газотурбинной установки. Полезная мощность ГТУ также зависит от аэродинамических показателей проточных частей турбины и компрессора: чем меньше аэродинамические потери в турбине и компрессоре, тем большая доля мощности газовой турбины становится полезной.Возможность применения ГТУ для различных целей демонстрируется в таблице 1, где сопоставлены возможности применения тепловых двигателей основных типов. ГТУ применяется также в качестве надувных агрегатов в ДВС и в парогенераторах с топкой под повышенным давлением, а также наряду с ДВС в качестве привода всевозможных вспомогательных и резервных электрогенераторов, пожарных насосов и др. Однако ГТУ достигли широкого применения не во всех перечисленных областях, можно назвать две область - авиацию и дальнее газоснабжение, где они получили преимущественное использование. В авиации турбинный двигатель занимает ведущее место, почти полностью вытеснив двигатель внутреннего сгорания. Достоинства и особенности применения ГТУ в малой энергетике: Газотурбинные ТЭС в малой энергетике на базе газотурбинных установок обладают следующими достоинствами: высокая надежность: ресурс работы основных узлов составляет до 150 тыс. час., а ресурс работы до капитального ремонта - 50 тыс. час.; коэффициент использования топлива (КИТ) при полной утилизации тепла достигает 85%; экономичность установки: удельный расход условного топлива на отпуск 1 КВТ электроэнергии составляет 0,2 кг у. т., а на отпуск 1 Гкал тепла - 0,173 кг у. т.; короткий срок окупаемости и небольшие сроки строительства - до 16-22 месяцев (при наличии необходимых согласований и разрешений - до 10-12 месяцев); относительно низкая стоимость капитальных вложений - $600-1000 за установленный киловатт в пределах площадки ГТУ ТЭС; возможность автоматического и дистанционного управления работой ГТУ, автоматическое диагностирование режимов работы станции;Основными недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания являются ограниченность их мощности и невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления, которые отсутствуют в газотурбинных установках. ГТУ рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газообразного топлива. 4 представлен идеальный цикл ГТУ в PV и TS диаграммах. 3 Цикл ГТУ на PV диаграмме 4 ГТУ на TS диаграмме: 1-2 - адиабатное сжатие до давления Р2; 2-3 - подвод теплоты q1 при постоянном давлении Р2 (сгорание топлива); 3-4 - адиабатное расширение до первоначального давления Р1; 4-1 - охлаждение рабочего тела при постоянном давлении Р1 (отвод теплоты q2);Исходные данные: Показатель политропы n= 1,78 Молекулярная масса вещества ?= 71 кг/кмольИзохорное подведение теплоты: При изотермическом сжатии рабочего тела: При адиабатическом сжатии рабочего тела: При политропном сжатии рабочего тела: Объем сжатого рабочего тела: При изотермическом сжатии рабочего тела: При адиабатическом сжатии рабочего тела: При политропном сжатии рабочего тела: Температура: Температура при изотермическом сжатии рабочего тела: Температура при адиабатическом сжатии рабочего тела: Температура при политропном сжатии рабочего тела: Энтропия рабочего тела: при изотермическом сжатии рабочего тела: При адиабатическом сжатии рабочего тела: При политропном сжатии рабочего тела: Точка 4.

Содержание

1. Принцип работы ГТУ

2. Применение ГТУ в различных отраслях

3. Цикл газотурбинной установки

4. Расчет цикла ГТУ с изохорным подведением теплоты

4.1 Расчет параметров в основных точках

4.3 Определение термического КПД ГТУ

Заключение

Литература

Приложение