Расчёт тепловой схемы бинарной газотурбинной установки ГТН-10 - Курсовая работа

На современном этапе развития тепловых двигателей газотурбинные установки (ГТУ) прочно завоевали первое место и нашли широкое применение практически во всех основных сферах жизнедеятельности человеческого общества: энергетике, газо-и нефтеснабжении, металлургической и нефтехимической промышленности, воздушном, водном, железнодорожном, автомобильном транспорте и пр. В Российской Федерации ГТУ получили наибольшее применение в газовой промышленности, где они используются в качестве газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Поэтому основное внимание в данном курсовом проекте уделено теории расчета и проектированию газотурбинных ГПА (ГГПА) с учетом последних достижений в области аэродинамики проточной части турбомашин, организации потока в ступени и турбине в целом.Принцип действия ПГУ: Всасываемый в компрессор (К) воздух с температурой Т3 и давлением Р3 сжимается в нем до давления Р4и приобретает температуру Т4. Затем сжатый воздух поступает в камеру сгорания (КС) где смешивается с топливом, впрыскиваемым при помощи форсунок, и паром, получаемым в котле-утилизаторе за счет отработавших газов. Пар в камере сгорания перегревается и после вместе с основным рабочим телом поступает в турбину высокого давления (ТВД) с температурой Т1 и давлением Р1.Расчет тепловой схемы любой ГТУ начинается с построения зависимости внутреннего КПД ГТУ от степени повышения давления в цикле при различных значениях начальной температуры газа перед турбиной и температуры атмосферного воздуха с тем, чтобы сразу же оценить влияние этих параметров на работу ГТУ правильно выбрать их расчетные значения. Зависимости рассчитываются по формуле: , где и - КПД соответственно турбины и компрессора; - коэффициент потерь давления в ГТУ. Для рассматриваемых циклов ГТУ в расчетах можно принимать HT=0,86…0,90;HK=0,85…0,88; v - коэффициент потерь давления в ГТУ.2) построим графики изменения максимальных значений внутреннего КПД цикла hвmax в зависимости от начальной температуры газа T1 (рис. 3) и начальной температуры воздуха T3 (состояние атмосферы) (рис. Значения КПД при различных температурах T1 и T3 приведены в табл.В данном варианте с котлом-утилизатором и паровой турбиной оптимальное popt ПГУ определяется из выражения -КПД парового контура (hпк=0,28 - 0,32 для подобного типа установок; в данной работе примем hпк=0,3);Средняя температура изоэнтропийного сжатия(в первом приближении) где Т4 = 620 - 640 К - температура воздуха, поступающего в камеру сгорания [4, стр. Температура изоэнтропийного сжатия за компрессором (в первом приближении) Средняя температура изоэнтропийного сжатия (во втором приближении)При отсутствии данных по топливу за его основу принимаем стандартный углеводород (85% С и 15% Н), для которого низшая теплота сгорания и теоретическое количество воздуха, необходимое для сжигания 1 кг топлива, . В первом приближении относительное количество воздуха , содержащегося в продуктах сгорания за камерой сгорания, определяется из уравнения теплового балансаИзоэнтропийная температура расширения за турбиной (в первом приближении) Изоэнтропийная температура расширения за турбиной (во втором приближении) Изоэнтропийная температура расширения за турбиной (во втором приближении) Изоэнтропийный перепад энтальпий (теоретическая работа) в турбине рассчитывается по выражению Эффективная удельная работа охлаждаемой ГТУ определяется из выражения где - внутренний КПД турбины с учетом потерь от охлаждения в проточной части; - коэффициент гидравлических потерь;Для того, чтобы правильно оценивать теплотехнический уровень спроектированной ГТУ, иметь возможность сравнения ее с лучшими аналогичными образцами и делать правильные выводы по полученным результатам, мы должны определить основные технико-экономические показатели ГТУ. Основные технико-экономические показатели, характеризующие тепловую экономичность ГТУ (удельные расходы топлива и теплоты, КПД), рассчитываются на основе энергетических характеристик турбины, компрессора, камеры сгорания, регенератора или утилизаторов тепла и вспомогательного оборудования. Для варианта ПГУ имеем ранее принятые величины Изза увеличения сопротивления выходного тракта ГТУ (наличие котла-утилизатора) претерпят изменения и станут равными Температуру газов, покидающих котел-утилизатор примем, Т5= 423 К (150°С);Таким образом, расчеты показали, что включение в схему ГТУ ПТУ с котлом-утилизатором даже без дожигания топлива в нем существенно улучшает экономические показатели установки.

Содержание

Введение

1. Схема и цикл ГТУ

2. Определение расчетных зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа

3. Выбор расчетных значений начальных температур воздуха и газа

4. Выбор расчетного значения степени повышения давления цикла

5. Расчет компрессора

6. Расчет камеры сгорания

7. Расчет газовой турбины

8. Определение технико-экономических показателей ГТУ

Вывод

Список использованных источников

газотурбинная установка тепловая давление

На современном этапе развития тепловых двигателей газотурбинные установки (ГТУ) прочно завоевали первое место и нашли широкое применение практически во всех основных сферах жизнедеятельности человеческого общества: энергетике, газо- и нефтеснабжении, металлургической и нефтехимической промышленности, воздушном, водном, железнодорожном, автомобильном транспорте и пр.

В Российской Федерации ГТУ получили наибольшее применение в газовой промышленности, где они используются в качестве газоперекачивающих агрегатов (ГПА). Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты (ГГПА) являются преобладающим типом ГПА на магистральных газопроводах. Их доля в настоящее время превысила 80% и продолжает возрастать, а ГТУ постоянно совершенствуются. Поэтому основное внимание в данном курсовом проекте уделено теории расчета и проектированию газотурбинных ГПА (ГГПА) с учетом последних достижений в области аэродинамики проточной части турбомашин, организации потока в ступени и турбине в целом. Существенное внимание уделяется вопросам обоснования и определения основных технико-экономических показателей проектируемой ГТУ.

Крупнейшими производителями отечественных ГГПА являются: ПО «Невский машиностроительный завод» (ПО НЗЛ), г. С.- Петербург, ПО «Турбомоторный завод» (ПО ТМЗ), г. Екатеринбург.

Темой данной курсовой работы по дисциплине «Паро- и газотурбинные установки» является расчет тепловой схемы для двухвальнойгаховой турбины ГТН-12 бинарного типа (ПГУ).

Таким образом, расчеты показали, что включение в схему ГТУ ПТУ с котлом-утилизатором даже без дожигания топлива в нем существенно улучшает экономические показатели установки. Следует однако учитывать, что из всех вариантов утилизации тепла отработавших газов ГТУ, вариант с ПТУ требует наибольших затрат и сооружений.

Арсеньев, Л.В.Комбинированные установки с газовыми турбинами/ Л.В. Арсеньев, В.Г. Тырышкин - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1982. - 247 с.

Арсеньев, Л.В. Газотурбинные установки. Конструкция и расчет. Справочное пособие/ Под общ. ред. Л.В.Арсеньева, В.Г. Тырышкина - Л.: Машиностроение. Ленингр. отделение, 1978. - 232 с.

Костюк, А.Г. Газотурбинные установки: Учеб. пособие для вузов/

А.Г. Костюк, А.Н. Шерстюк - М.: Высшая школа, 1979. - 254 с.

Кузьмичев, Р.В.Расчет тепловых схем и переменных режимов работы газотурбинных установок: Учеб. пособие/ Р.В.Кузьмичев - Брянск: БГТУ, 1997. - 80 с.

Размещено на .ru