ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Примеры расчета тепловой схемы простой Влияние начальной температуры газа на характеристики газотурбинных установок из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " В предыдущем изложении при определении характеристик ГТУ Я.J., Я , ф. Г), /V не учитывались особенности подвода теплоты в камере сгорания, влияния вида топлива и коэффициента избытка воздуха на энтальпию рабочих газов, поступающих в газовую турбину. [c.383] В левой части (12.42) находится полное количество теплоты, выходящее из камеры сгорания, в правой части — сумма количеств теплоты, вносимых в камеру сгорания воздухом и топливом, а также количества теплоты, выделяющегося в результате реакции горения топлива. [c.383] Вычитаемый член в (12.43) представляет теплоту испарения водяного пара, который образуется при сгорании водорода в топливе. Применение в тепловом балансе обосновывается тем, что продукты сгорания выбрасываются в атмосферу при таких температурах, при которых водяные пары полностью остаются в газовой фазе. Поэтому тепловой эффект сжигания топлива меньше на значение теплоты испарения водяных паров, откуда и выводится условие (12.43). [c.384] При использовании теплового баланса в виде (12.42) условно принимают К. = (2 , а энтальпию водяного пара, входящую в определяют для идеально-газового состояния, т.е. без учета теплоты испарения. При этом энтальпии вешеств отсчитывают от их значений при стандартной температуре, т.е. h , hf , — разности энтальпий при соответствующих температурах и энтальпий при стандартной температуре (при q = 25 °С). [c.384] Расчет затраченной теплоты по 2,, и без учета теплоты парообразования в энтальпии дает завышенное значение КПД ГТУ, так как в действительности при сжигании 1 кг топлива в камере сгорания выделяется количество теплоты, близкое к значению gg. [c.384] Величина Lq есть характеристика, зависящая только от состава топлива. Для различных месторождений газа значения Lq различаются мало. Поскольку при проектировании ГТУ нужно учитывать, что она должна быть приспособлена для сжигания любого газообразного топлива, а в ряде случаев и для сжигания легких жидких топлив, то целесообразно рассматривать некоторое стандартное топливо, на использование которого и следует создавать ГТУ. За такое топливо принимают условное топливо, называемое стандартным углеводородом. Стандартный углеводород имеет следующий массовый состав углерода С — 85 % водорода Н — 15 %. [c.384] Продукты сгорания топлива, выходящие из камеры сгорания, можно рассматривать как смесь так называемых чистых продуктов сгорания, получаемых в результате сжигания топлива без избытка воздуха, и добавочного воздуха. В результате сжигания 1 кг топлива получается 1 + Lq чистых продуктов сгорания, кг/кг, и (а - 1)1о добавочного воздуха, кг/кг. [c.384] В табл. 12.5 представлены значения энтальпий чистых продуктов сгорания (а = 1) стандартного углеводорода и воздуха в зависимости от температуры [3]. Пользуясь таблицей, можно найти энтальпию продуктов сгорания на выходе из камеры сгорания, но при этом необходимо определить коэффициент избытка воздуха а. [c.384] Расчет тепловой схемы ГТУ производят в следующем порядке. [c.385] Уточненное значение находят как Ср . [c.386] Зная находят уточненное значение T по первой формуле (12.8), энтальпию за газовой турбиной по (12.45), где энтальпии А и А определяют по уточненной температуре Т , используя табл. 12.5. [c.386] КПД электрического генератора 1)3 = 0,982 изоэнтропийный КПД турбины Т) = 0,88 изоэнтропийный КПД компрессора Т) к 0,86 коэффициент утечек у = 0,005. [c.387] По значению = 0,287 кДж/(кг К) и /Hg = 0,28 находим Срд = R /m = 0,287/0,28 = 1,025 кДж/кг. [c.387] Вследствие высокой температуры перед турбиной ГТУ будет иметь высокий КПД, однако при этом нельзя выполнить газовую турбину без охлаждения. Применение внутреннего воздушного охлаждения приведет к дополнительным потерям работы, совершаемой газовой турбиной, и к снижению КПД ГТУ. Влияние охлаждения на характеристики ГТУ рассмотрено ниже (см. 12.10, 12.11). [c.388] Пример 12.2. Используя полученные результаты расчета тепловой схемы, определить основные характеристики ГТУ Я, р, Т) при увеличении КПД турбины до Лх = 0,9 и КПД компрессора до Лк = 0,87. [c.388] Пример показывает существенное повышение КПД ГТУ при усовершенствовании турбины и компрессора. [c.388] Размеры проточных частей турбины, компрессора, камеры сгорания в значительной степени определяются объемным расходом газа (воздуха). [c.389] На рис. 12.16 представлены значения КПД простой ГТУ без регенерации в зависимости от начальной температуры газа а на рис. 12.17 показано изменение параметра % в зависимости от температуры 1 .. При расчете приняты условия возможного выполнения однокорпусного воздушного компрессора на отношение давлений = 10 15 20 и 30. [c.389] Меньшие из значений в настоящее время уже могут быть реализованы в современных конструкциях, более высокие значения е относятся к перспективным конструкциям однокорпусных компрессоров, а также могут быть получены в так называемых двухкаскадных компрессорах. [c.389] Согласно рис. 12.16 и 12.17 увеличение начальной температуры газа от 800 до 1200 °С при е = 20 дает повышение экономичности (экономию топлива) на 23 % при одновременном возможном сокра-шении габаритов, характеризуемом уменьшением параметра х на 48 %. [c.389] Вернуться к основной статье