Цикли газотурбінних установок - Курсовая работа

Ці недоліки відсутні в газотурбінних установках (ГТУ), де в якості робочого тіла використовують продукти спалювання рідкого чи газоподібного палива. Робоче тіло, яке має високі температуру і тиск, із камери згоряння спрямовується до сопла, де воно розширюється та з великою швидкістю надходить до лопаток газової турбіни; отримання механічної роботи відбувається внаслідок використання кінетичної енергії потоку. Газові турбіни вирізняються відносно малою вагою та невеликими габаритами, вони не містять деталей зі зворотньо-поступальним рухом, а також можуть виконуватися з високими числами обертів і великими одиничними потужностями. Безпосередній обертальний рух, простота обслуговування, висока агрегатна потужність, можливість роботи установок на пальному, що перекачується, і багато іншого забезпечують широке використання ГТУ на магістральних трубопровідах. Аналіз сучасного становища трубопровідного транспорта природних газів й оцінка перспектив його подальшого розвитку свідчать про те, що газотурбінний тип приводу відцентрових нагнітачів на компресорних станціях (КС) як на даному етапі, так і на найближчу перспективу залишається основним видом енергоприводу КС.Турбіною називається лопатковий двигун, що перетворює енергію потоку пари, газу чи води, які протікають крізь сопловий апарат і робочі лопатки ротора (лопаті робочого колеса) у механічну енергію. В залежності від характера робочого тіла розрізняють парові, газові та гідравлічні турбіни.За умови постійної масової витрати робочого тіла на виході з сопла підтримується постійний тиск <. Під впливом різниці тисків потік робочого тіла з постійною швидкістю (м/с) спрямовується до криволінійних каналів B, утворених робочими лопатками. Позначивши через (м/с) окружну швидкість руху лопаток і побудувавши трикутник швидкостей на вході у канали робочих лопаток, можна знайти відносну швидкість входу потоку в канали робочих лопаток та її напрямок, який визначається кутом . Окружна швидкість робочих лопаток визначається за формулою: , (1.2) де - середній радіус розташування лопаток щодо вісі вала турбіни, м; Внаслідок наявності тертя під час руху потока каналом між лопатками відносна швидкість виходу його з каналу буде меншою за і для активних турбін дорівнюєОсновними характерними особливостями газових турбін є такі: - робота газових турбін відбувається при високих температурах та малих тисках і тому газові турбіни виконуються з невеликою кількістю ступенів, виготовлених із жаростійких сталей; до матеріалів утилізаційних газових турбін висувають ще додаткові вимоги: вони мають бути корозійностійкими через те, що газові потоки хімічної технології майже завжди агресивні до конструкційних матеріалів; внаслідок високих температур газових потоків виникає необхідність застосування повітряного чи водяного охолодження деталей турбіни; окрім ускладненя конструкції газової турбіни, в ній виникають додаткові втрати теплоти разом із охолоджуючим теплоносієм і втрати роботи на нагрівання;Первинне повітря (коефіцієнт надлишку =1,5…2,0) надходить до жарової труби крізь спрямовуючі лопатки 2, які забезпечують хороше змішування його з розпиленим форсункою рідким паливом. Щоб знизити температуру продуктів згоряння, утворених у зоні горіння 6, до камери згоряння подається вторинне повітря. Останнє проходить кільцевим каналом, що утворений корпусом камери та жаровою трубою, охолоджуючи її; одна частина його крізь отвори 4 потрапляє всередину жарової труби і, змішуючись із продуктами згоряння, знижує їх температуру, інша частина проходить далі кільцевим каналом, охолоджуючи його стінки, й у зоні 5 змішується з основним потоком, внаслідок чого газова суміш набуває потрібної температури, значення якої складає 1023 К. Коефіцієнт надлишку повітря на виході з камери згоряння сягає значення 5…6 і вище. Відпрацьовані в газовій турбіни продукти згоряння мають ще доволі велику температуру і тому подальша утилізація продуктів згоряння здійснюється у регенеративному підігрівачі повітря, яке надходить до камери згоряння.Газотурбінним двигуном (ГТД) можна назвати такий двигун, в якому робочим тілом (на відміну від парових турбін) використовують неконденсуючий газ (повітря, продукти згоряння палива чи нейтральні гази), в якості тягового двигуна застосовують газову турбіну, а всі основні процеси циклу (на відміну від поршневих двигунів) здійснюються в різних конструктивних елементах установки. Турбіна і є той двигун, в якому механічна робота на валу машини виходить за рахунок перетворення кінетичної енергії газового струменя, у свою чергу одержувану в результаті перетворення потенційної енергії робочого тіла - енергії згорілого палива. В основі сучасних уявлень перетворення тепла в роботу лежать два найважливіших положення термодинаміки: неможливість створення вічного двигуна першого роду, коли корисна робота виходить без витрати енергії ззовні (наслідок першого початку термодинаміки), і неможливість створення вічного двигуна другого роду, у якому тепло повністю перетворювалося б у роботу (наслідок друг

ЗМІСТ

Вступ

1. Загальні відомості про газові турбіни

1.1 Принцип роботи

1.2 Визначальні особливості

1.3. Схеми конструкцій0

2. Поняття про газотурбінний двигун і ГТУ

3. Термодинамічні основи роботи ГТУ

3.1 Цикл ГТУ з підведенням теплоти у процесі

3.2 Цикл ГТУ з підведенням теплоти у процесі

3.3 Порівняння циклів

3.4 Методи підвищення к. к. д.

4. Використання ГТУ різних типів

4.1 Енергетичні

4.2 Приводні

4.3 Транспортні

4.4 Енерготехнологічні

4.5 З утилізацією теплоти відхідних газів

5. Огляд сучасного стану виробництва ГТУ

Висновки

Перелік посилань