Загрузка...Расчет режимных характеристик и рабочей линии ГТУ ГТН-25
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ российской ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»
Кафедра «Тепловые двигатели»
«Расчет режимных характеристик и рабочей линии ГТУ ГТН-25»
Курсовая работа
по дисциплине: «Режимы работы и эксплуатации энергетических машин»
Документы текстовые
ГТ.14. 108. РР.ПЗ
Всего листов 13
руководитель:
______________Шкодин В.М.
«__»__________________2014 г.
Студент группы 10-Т
________________Инкина О.В. «__»__________________2014 г.
Брянск 2014
аннотация
В данной курсовой работе произведён расчёт режимных характеристик и рабочей линии газотурбинной установки ГТН-25 на переменных режимах работы.
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ
.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ДВУХВАЛЬНОЙ ГТУ КОНТАКТНОГО ТИПА И ТУРБИНЫ НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ
.РАСЧЁТ РЕЖИМНЫХ характеристик ДВУХВАЛЬНОЙ ГТУ
.1МЕТОДИКА РАСЧЁТА ПЕРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ
.2РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
список ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Введение
В данной курсовой работе произведён расчёт газовой турбины на переменные режимы, на основе расчёта проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы газовой турбины. Из общей формулы мощности ГТУ Nе = GHе видно, что изменение мощности может быть достигнуто путем регулирования расхода газа G и полезной работы Hе. В зависимости от одного из трёх способов регулирования ГТУ изменение мощности достигается:
1.В основном за счёт изменения начальной температуры газа перед ГТ (путем изменения подачи топлива в КС), а следовательно и Не при n = const и других слабоизменяющихся параметрах: G и π. Это регулирование первого рода или качественное. При этом КПД установки претерпевает наиболее значительное изменение.
2.Путём одновременного изменения, как расхода газа, так и полезной работы. Это регулирование второго рода или смешанное. При этом КПД установки изменяется в меньшей степени, чем при регулировании первого рода.
.Изменение расхода рабочего тела при неизменных значениях степени повышения давления и температур в характерных точках цикла. Это регулирование третьего рода или количественное. Удельная работа и КПД при этом меняются незначительно или остаются практически неизменными.
Количественный способ регулирования мощности может быть осуществлён только в замкнутых ГТУ путём пропорционального изменения давления во всех точках схемы ГТУ. В ГТУ открытого типа невозможно осуществить пропорциональное изменение давлений во всей схеме, так как нижний уровень давления (атмосферное давление) вообще не может быть изменён произвольно. поэтому в ГТУ открытого типа при регулировании мощности отношение давлений (π и πт) и температура Т1 непрерывно меняются. Удельная эффективная работа Не и КПД ηe обычно снижаются вместе с понижением нагрузки (в большей или меньшей степени в зависимости от схемы ГТУ). поэтому в ГТУ открытого типа осуществляется регулирование первого (качественное) или второго рода (смешанное, или качественно-количественное).
Изменение экономичности ГТУ при частичных нагрузках, очевидно, зависит от того, насколько способ регулирования приближается к количественному. При первом способе регулирования происходит резкое изменение Не при маломеняющемся расходе G и в этом случае следует ожидать значительного снижения КПД ГТУ при частичных нагрузках (для одновальных ГТУ с генераторной нагрузкой). Если регулирование мощности достигается при существенном уменьшении расхода, то величина Не меняется в меньшей степени, благодаря чему экономичность ГТУ на частичных нагрузках будет более высокой, чем в первом случае (для двухвальных ГТУ с выделенным компрессором).
Из сказанного следует предположение: чем значительнее меняется расход газа при регулировании мощности ГТУ тем более устойчивым должен быть КПД установки.
— воздухоочистительное устройство; 2 — турбодетандер; 3 — зубчатая передача; 4 — осевой компрессор; 5 — камера сгорания; 6 — турбина высокого давления; 7 — турбина низкого давления; 8 — котел утилизатор; 9 — потребитель; 10 — химическая водоочистка; ПН — питательный насос; ТП — тепловой потребитель; РПВ — регенеративный подогрев воды.
газовый турбина мощность регулирование
2.исходные данные для двухвальной ГТУ контактного типа и турбины на номинальном режиме
эффективная мощность Ne = 25 МВт.
Начальная температура газа Т1* = 1383 К.
температура воздуха перед компрессором Т3 = 288 К.
Степень повышения давления в компрессоре π = 13,2.
Степень расширения газа в турбине πт = 12,54.
Коэффициент избытка воздуха в КС α = 1,58.
К.п.д. компрессора на расчётном режиме ηКО = 0,86.
К.п.д. турбины на номинальном режиме ηТО = 0,87.
Номинальный режим характеризуется следующими величинами:
Коэффициенты сопротивления:
общий ν = 1,06;
между компрессором и турбиной ν1 = 1,02;
на выходе из турбины ν2 = 1,04.
Соответственно относительные потери давления:
ζ = ν — 1 = 1,06 — 1 = 0,06;
ζ1 = ν1 — 1 = 1,02 — 1 = 0,02;
ζ2 = ν2 — 1 = 1,04 — 1 = 0,04.
Теплоёмкость воздуха (средняя для процесса сжатия):
срв = 1,023 кДж/кг;
kВ = 1,388; mВ = 0,280.
Теплоёмкость газа (средняя для процесса расширения):
= 1,258 кДж/кг;
kГ = 1,300; mГ = 0,231.
Механические к.п.д. турбины и компрессора: ηМТ = ηМК = 0,98.
К.п.д. КС: ηКС = 0,99; = 0,09; = 1,09.
Удельная работа компрессора:
НК = 375,81 кДж/кг
Удельная работа турбины:
НТ = 675,5 кДж/кг
Удельная эффективная работа ГТУ:
= 442,0 кДж/кг.
Температура воздуха за компрессором:
= 642,8 К.
Расчёт режимных характеристик двухвальной ГТУ
2.1 Методика расчёта переменных режимов
Уточнённый расход газа через турбину:
= 25000/442,0·0,97 =54,86 кг/с.
эффективный к.п.д. ГТУ:
ηe =НeОХЛ/ q1=442,0/1042,4=0,424= 42,4%
Наличие баланса мощностей турбокомпрессорного вала (ТВД) приводит к тому, что характеристика турбокомпрессора (режимная линия) является однопараметрической и изображается на диаграмме компрессора одной кривой (рис. 1).
Отношение давлений ТВД πТ1 определяются по значениям πТ формулой:
где
Температурный коэффициент для ТВД находится из баланса мощности турбокомпрессорного вала:
где Т1* для ТВД и турбины в целом одна и та же.
Для ТНД соответственно будет где температура перед ТНД
К.п.д. турбин высокого и низкого давления определяются по значениям
и
Относительный приведенный расход находится по характеристике компрессора или из выражения:
Теоретическая приведенная безразмерная мощность определяется выражением:
и полезная
Рис. 1. Универсальная характеристика осевого компрессора ГТН-25
Удельный относительный расход тепла определяется из выражения:
Тогда к.п.д. ГТУ и , где n2 — частота вращения вала ТНД; — принимается.
2.2Результаты расчётов
Весь расчёт сведён в таблицу 1, из которой ясна принятая последовательность расчётов. По полученным значениям параметров на построены режимные характеристики двухвальной ГТУ (рис. 2 — 4):
.
Таблица 1
Расчёт режимных характеристик двухвальной ГТУ
ПараметрРасчётная формула8910111213,2 — из расч. ГТ0,9730,9670,9600,9540,9470,940по характеристике ОК0,820,830,850,870,870,860,9050,9310,9500,9680,9761,0000,860,8660,8680,8690,86950,87По характеристике ОК3,84,04,24,44,64,80 — из расч. ГТ0,7910,8330,8750,9160,9581,0007,7858,7009,60410,48911,36712,4083,0693,1133,1463,1723,1913,2100,8280,8600,8920,9140,9561,014876,0919,5963,51007,81052,31097,20,7980,8380,8780,9180,9591,0002,5362,7943,0523,3073,5623,866 (или по характеристике ОК)0,6700,74500,81250,88000,93751,0000,4040,5050,6140,7290,8501,0000,8940,9150,9370,9580,9791,0000,860,8640,8670,86850,86960,870,9890,99290,99600,99830,99961,0000,3990,5020,6120,7280,8501,000 при 0,7910,8330,8750,9160,9581,0000,5010,5910,6860,7890,8901,0000,7970,8490,8920,9220,9551,0000,7360,79460,84890,89950,94721,0000,6060,6820,7580,8330,9091,000
Рис. 2. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 3. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 4. Универсальная характеристика двухвальной ГТУ
Заключение
Сопоставляя результаты расчёта двухвальной ГТУ по таблице 1 и рисункам 2 — 4, можно отметить следующее:
Для двухвальной ГТУ контактного типа диапазон режимов работы ограничен, уверенно можно работать свыше πк =8, при уменьшении значения необходимо принять конструктивные меры. Зависимости τ = f(Nе) и η = f(Nе) для двухвальной ГТУ более пологие, что свидетельствует о большей пригодности двухвальных ГТУ для работы на переменных режима.
Список используемой литературы
1.Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки: учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1979.- 254 с.
2.Кузьмичёв Р.В. Расчёт и проектирование газотурбинных установок газоперекачивающих станций: учеб. пособие.- Брянск: БИТМ, 1988.-88с.
.Кузьмичёв Р.В. Расчёт тепловых схем и переменных режимов работы газотурбинных установок: учеб. пособие.- Брянск: БГТУ, 1997.-80 с.
.Газотурбинные установки. Конструкции и расчет: Справочное пособие/ Под общ. ред. Л. В. Арсеньева и В. Г. Тырышкина. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. -232 с., ил.