Визначення теплоти циклу та термічного ккд

 

 

       Теплота Q₁ у циклі підводиться у процесі 2−3 при спалюванні палива у камері згоряння. Кількість підведеної теплоти залежить від ступеня стискування повітря у компресорі b_н, b_к, тому слід враховувати відповідні температури. Робочим тілом є продукти згоряння:

а) ізобарний процес підведення теплоти: , кДж;

б) ізохорний процес підведення теплоти: , кДж.

Теплота Q₂ у циклі, не залежно від способу підводу теплоти, відводиться у ізобарному процесі 4−1:

 

, кДж,

 

де  − середня масова ізобарна теплоємкість продуктів згоряння, визначена для двох діапазонів температур: t₁ − t_4н та t₁ − t_4к, кДж/(кг×К) (додаток Е).

Кількість теплоти для двох компресорів (b_н, b_к), витраченої на корисну роботу циклу,    Q_ц= Q₁ – Q₂.

       Термічний ККД циклу також визначається для двох компресорів (b_н, b_к): .

 

 

7 РОЗРАХУНОК ВИТРАТИ ПАЛИВА

 

 

       Кількість теплоти Q₁, що підводиться у результаті спалення палива у камері згоряння, є тепловою теоретичною потужністю ГТУ. Ця кількість теплоти є підсумком теплоти хімічної теплоти палива та фізичної теплоти повітря та палива:

 

, кВт,                                    (7.1)

 

       де В − шукана витрата палива, м³/с;

 − фізична теплота 1 м³ палива, кДж/м³. =h_т;

 − фізична теплота повітря, підігрітого у наслідок стискування у компресорі (процес 1−2), кДж/м³. =L_д×h_в;

h_т − ентальпія вологого складу палива при температурі t_т=20°С (додаток К), кДж/м³,

 

;

 

h_т − ентальпія вологого складу повітря при b_н, b_к та відповідних температурах (додаток Ж), кДж/м³;

L_д − дійсна витрата повітря, м³/м³ (з розрахунку спалення палива, розділ 4).

 

       Шукана витрата палива з формули (7.1) для b_н, b_к, м³/с:

 

при b_н        ;        при b_к        .

 

 

8 ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ГТУ

 

 

       8.1 Теоретична потужність ГТУ

 

       Теоретична потужність ГТУ є різницею потужностей газової турбіни  та компресора  , кВт: . Потужність ГТУ також визначається для b_н, b_к з урахуванням відповідних температур, витрат палива В (розділ 7) та продуктів згоряння (розділ 4).

       Потужність турбіни у залежності від способу підведення теплоти визначається за формулами:

       − при ізобарному підведенні теплоти:  , кВт;

       −при ізохорнрму підведенні теплоти:   , кВт,

 

       де  − середні в інтервалах температур об¢ємні (ізобарні або ізохорні) теплоємкості продуктів згоряння визначаються по додатках Л або М, кДж/(м³×К).

       Потужність компресора для стискування повітря визначається з урахуванням відповідних температур та витрат палива (розділ 7) і повітря (розділ 4):

 

       , кВт,

 

       де  − середня в інтервалі температур об¢ємна ізобарна теплоємкість повітря визначається по додатку Л, кДж/(м³×К).

 

 

       8.2 Дійсна потужність ГТУ

 

       Дійсна потужність ГТУ менша теоретичної потужності на величину втрат від необоротності процесів стискування та розширення робочого тіла, які враховуються відносним внутрішнім ККД компресора та турбіни.

       Дійсна потужність, кВт, визначається також для b_н, b_к:

− турбіни ;   − компресора ;        − ГТУ .

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Шелудченко В.І., Кравцов В.В, Волкова О.Г. Технічна термодинаміка.− Севастополь-Донецьк: Вебер, 2004.− 330 с.

2. Казанцев Е.И. Промышленные печи. − М.: Металлургия, 1975. − 368 с.

3. Кириллин В.А. и др. Техническая термодинамика.−М.: Энергоатомиздат, 1983.− 425 с.

4. Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок.− М.: Высшая школа, 1977.−280 с.

5. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. − М.: Машиностроение, 1972.−672 с.

Додаток А

Вихідні дані

 

 

У компресорі відбувається адіабатний стиск повітря (k=1,4; R=287 Дж/(кг×К) з початковим тиском Р₁=1 бар та температурою T₁=300 K. Вміст кисню у сухому повітрі О₂=21%. Паливо: природничій газ із вологістю W=15 г/м³ та температурою t_т=20°С.

       Умовні позначення:

V₁ − об¢єм повітря поперед стискуванням у компресорі, м³;

b_н, b_к − ступінь стискування повітря для двох компресорів;

r − ступінь попереднього розшерення робочого тіла у камері ізобарного згоряння;

l − ступінь підвищення тиску в камері ізохорного згоряння;

,  − відносні внутрішні ККД турбіни та компресора відповідно;

a − коефіцієнт витрати повітря;

СН₄, N₂, О₂ − об¢ємний склад палива.

 

№ варі-анта	V1, м^3	bн	bк	r	l			Склад палива, %			a
								СН4	N2	О2
1	35	5	10	2	-	0,85	0,76	97,5	2	0,5	1,2
2	70	3	11	3	-	0,86	0,77	97	2	1	1,15
3	45	4	11	4	-	0,87	0,78	98	1,5	0,5	1,1
4	50	5	12	2	-	0,88	0,79	98,5	1	0,5	1,05
5	38	6	13	3	-	0,89	0,8	99	0,5	0,5	1,2
6	30	7	14	4	-	0,85	0,81	97,5	0,5	2	1,05
7	27	3	10	3	-	0,86	0,82	97	1	2	1,1
8	22	2	9	4	-	0,87	0,83	98	1,5	0,5	1,05
9	36	4	11	2	-	0,88	0,84	98	0,5	1,5	1,2
10	28	5	12	4	-	0,89	0,85	99	0,6	0,4	1,1
11	35	5	10	-	2	0,85	0,76	97,5	2	0,5	1,2
12	70	3	11	-	2,5	0,86	0,77	97	2	1	1,15
13	45	4	11	-	2	0,87	0,78	98	1,5	0,5	1,1
14	50	5	12	-	2,4	0,88	0,79	98,5	1	0,5	1,05
15	38	6	13	-	3	0,89	0,8	99	0,5	0,5	1,2
16	30	7	14	-	2,3	0,85	0,81	97,5	0,5	2	1,05
17	27	3	10	-	2	0,86	0,82	97	1	2	1,1
18	22	2	9	-	2,6	0,87	0,83	98	1,5	0,5	1,05
19	36	4	11	-	3	0,88	0,84	98	0,5	1,5	1,2
20	28	5	12	-	2	0,89	0,85	99	0,6	0,4	1,1
21	40	6	14	-	2,7	0,9	0,75	97,5	0,5	2	1,15
22	42	4	10	-	2,8	0,85	0,8	97	1	2	1,15
23	44	2	8	3	-	0,86	0,77	97	2	1	1,15
24	46	3	9	4	-	0,87	0,78	98	1,5	0,5	1,10
25	48	5	11	2	-	0,88	0,79	98,5	1	0,5	1,05
26	37	7	12	3	-	0,89	0,8	99	0,5	0,5	1,20
27	39	8	13	4	-	0,85	0,81	97,5	0,5	2	1,15
28	25	6	12	3	-	0,86	0,82	97	1	2	1,10
29	23	4	9	4	-	0,87	0,83	98	1,5	0,5	1,20
30	32	2	10	2	-	0,88	0,84	98	0,5	1,5	1,05

 

Номер варіанту визначає викладач.

Додаток Б

  Приклад оформлення листа “РЕФЕРАТ”

Додаток В

Приклад оформлення листа “Зміст”

 

Додаток Г