Державний вищій навчальний заклад

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технічна теплофізика»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

З ТЕПЛОТЕХНІКИ

на тему: «Тепловий розрахунок газотурбінної установки»

 

(для студентів фаху

6.050401 «Промислова теплотехніка»)

 

Донецьк, 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩІЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Технічна теплофізика»

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

З ТЕПЛОТЕХНІКИ

на тему: «Тепловий розрахунок газотурбінної установки»

 

(для студентів фаху

6.050401 «Промислова теплотехніка»)

Розглянуто та ухвалено на засіданні кафедри

“Технічна теплофізика”,

протокол № 7 від 25.01.2012

Донецьк, 2012

       Методичні вказівки до виконання курсової роботи з теплотехніки / Волкова О.Г. - Донецьк, 2012.−25 с.

 

У методичних вказівках дані рекомендації до виконання курсової роботи з дисципліни «Теплотехніка», передбаченої навчальним робочим планом фаху 6.050401 «Промислова теплотехніка». Тема курсової роботи: тепловий розрахунок газотурбінної установки за різними способами підводу тепла у камері згоряння. У курсовій роботі необхідно визначити вплив різних параметрів на ККД, витрату палива та потужність ГТУ з метою обрання відповідного оптимального устаткування. Виконання курсової роботи потребує знань з технічної термодинаміки, розрахунків спалення палива, а також з курсу «Інформатика та програмування».

 

 

Розглянуто та ухвалено на засіданні кафедри “Технічна теплофізика”, протокол № 7 від 25.01.2012

 

 

Рецензент

доц. кафедри

“Промислова теплоенергетика”             В.І.Ілющенко

 

Відповідальний за випуск

старший викладач

кафедри “Технічна теплофізика”           О.Г.Волкова

ЗМІСТ

 

 

ВСТУП………………………………………………………………………………………..	5
1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ…………………………………………………………………….	6
2 ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ………………………………………………………	6
3 ЗМІСТ І ОФОРМЛЕННЯ ПОЯСНЮВАЛЬНОЇ ЗАПИСКИ КУРСОВОЇ РОБОТИ……	6
3.1 Загальні вимоги………………………………………………………………………….	6
3.2 Складові частини………………………………………………………………………..	7
3.3 Титульний лист………………………………………………………………………….	7
3.4 Завдання на виконання курсової роботи………………………………………………	8
3.5 Реферат…………………………………………………………………………………..	8
3.6 Зміст……………………………………………………………………………………...	9
3.7 Вступ……………………………………………………………………………………..	9
3.8 Основна частина…………………………………………………………………………	9
3.9 Висновки…………………………………………………………………………………	10
3.10 Перелік посилань………………………………………………………………………	10
3.11 Додатки…………………………………………………………………………………	11
4 РОЗРАХУНОК СПАЛЕННЯ ПАЛИВА…………………………………………………..	11
5 ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЦИКЛУ…………………………………………………..	12
5.1 Стан 1…………………………………………………………………………………….	13
5.2 Стан 2…………………………………………………………………………………….	13
5.3 Стан 3…………………………………………………………………………………….	13
5.4 Стан 4…………………………………………………………………………………….	14
6 ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОТИ ЦИКЛУ ТА ТЕРМІЧНОГО ККД…………………………..	14
7 РОЗРАХУНОК ВИТРАТИ ПАЛИВА……………………………………………………..	15
8 ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ГТУ……………………………………………………...	15
8.1 Теоретична потужність ГТУ……………………………………………………………	15
8.2 Дійсна потужність ГТУ…………………………………………………………………	16
ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………	16
Додаток А − Вихідні дані…………………………………………………………………….	17
Додаток Б − Приклад оформлення листа “РЕФЕРАТ”…………………………………….	18
Додаток В − Приклад оформлення листа “Зміст”………………………………………...	19
Додаток Г − Приклад оформлення титульного листа………………………………………	20
Додаток Д − Приклад оформлення листа «ЗАВДАННЯ»………………………………….	21
Додаток Е − Питома середня масова ізобарна теплоємкість газів………………………...	22
Додаток Ж − Питома середня масова ізохорна теплоємкість газів………………………..	23
Додаток К − Ентальпія газів…………………………..……………………………………...	24
Додаток Л − Об¢ємні теплоємкості газів……………..……………………………………...	25

 

ВСТУП

 

 

       Задача економії енергоресурсів стоїть перед кожною державою світу. У сучасних умовах ця проблема стала найбільш гостро перед Україною у зв¢язку з подорожченням природничого газу, що транспортується з Росії. Уряд України вимагає від теплоенергетиків використання альтернативних джерел енергії та жорсткої економії природничого газу. Але в Україні, єдиній з країн Європи, досить не розроблено програму енергозбереження. Зараз у ЗМІ висвітлюються різноманітні вирішення цієї проблеми у області теплоенергетики, металургії, сільского господарства, обслуговування. Всі вони мають за мету економію природничого газу. У той же час наша країна багата вугіллям, при видобутку якого здобувається супутний газ, горючий склад якого коливається у дуже широкому діапазоні. На 99 % шахт Донецького регіону він викидається у атмосферу. Використання такого джерела енергії дозволило би не тільки опалювати приміщення, а отримувати більш дешеву електроенергію. Одним зі засобів перетворення теплової енергії у електричну є газотурбінні установки (ГТУ). ГТУ працюють за відкритою та закритою схемами. У першому випадку відпрацьовані продукти згоряння на виході із турбіни викидаються у атмосферу. У другому випадку теплота продуктів згоряння використовується для підігріву палива та повітря, що надаються у камеру згоряння. За конструкцією камери згоряння поділяються на ізобарні та ізохорні. З термодинамічної точки зору, останні є більш економічними, не дивлячись на те, що вони більш складні у обслуговуванні і діють періодично. Для безперервної дії газової турбіни встановлюється декілька паралельно підключених камер згоряння. ГТУ, як правило, низької потужності. Тому для використання здобутого супутного газу слід встановлювати декілька ГТУ, що можна розмістити на невеликій ділянці теріторії здобуваючого стовбуру шахти.

       Використання супутнього газу є відповіддю на потребу часу. Як відомо, енергоносії є левою часткою у собівартості видобуваємого вугілля. Це надасть можливості значно покращіти економічний стан України.

       Курсова робота має за мету навчити майбутніх спеціалістів-теплотехників розраховувати теплосилові установки, використовуючи існуючі енергоносії.

 

1 ЗАГАЛЬНІ ВКАЗІВКИ

 

Мета курсової роботи: дослідження впливу різних параметрів на ККД, витрату палива та потужність теоретичного та дійсного циклу газотурбінної установки (ГТУ).

Задача курсової роботи – визначення: параметрів циклу в усіх станах; кількості теплоти циклу; витрати палива, потужності ГТУ з урахуванням теплоємкості робочого тіла.

 

2 ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТУВАННЯ

 

Завдання на проектування видається керівником роботи, містить необхідні вихідні дані. Вихідні дані наведені в додатку А.

       Параметри робочого тіла в початковому стані (крапка 1):

P₁ – абсолютний тиск, бар; V₁ – початковий об’єм, м³; T₁ – абсолютна температура, К.

       Характеристики циклу:

k – показник адіабати, k = 1,4;    b − ступінь підвищення тиску в компресорі; r − ступінь попереднього розширення робочого тіла в камері ізобарного згоряння; l − ступінь підвищення тиску в камері ізохорного згоряння. h^т_oi, h^к_oi − відносний внутрішній ККД турбіни та компресора відповідно.

       Паливо − природничий газ, сухий склад якого містить, %: СН₄, N₂, О₂. Вологість газу W = 15 г/м³, температура палива t_т = 20°С.

       Для спалення палива використовується атмосферне повітря зі змістом кисню О₂=21%. Коефіцієнт витрати повітря при спаленні палива у камері згоряння a.