2 Тепловой расчет схемы двухвальной гту открытого простого цикла

Принципиальная схема двухвальной ГТУ открытого простого цикла представлена на рис. 2.1.

Теловой расчет схемы двухвальной ГТУ открытого простого цикла проведен для различных значений степени повышения давления в компрессоре π_к в интервале от 5 до 23.

Исходные данные для расчетов приняты из таблицы 1.1.

Результаты первого варианта расчета сведены в таблицу 2.1 (для температуры продуктов сгорания перед турбиной Т_г= 1090 К).

Результаты второго варианта расчета сведены в таблицу 2.2 (для температуры продуктов сгорания перед турбиной Т_г= 1250 К).

Зависимость удельной эффективной работы Н_е и эффективного КПД ƞ_е от степени повышений давлений в цикле для различных значений Т_г приведены на рис. 2.2 и рис. 2.3 соответственно.

3 Выбор расчетных режимов гту

По данным таблиц 1.2, 1.3, 2.2, 2.3 и анализируя графики зависимостей на рис. 1.2, 2.2, можно сделать следующие выводы:

- для двухвальной ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов и Т_г =1090 К максимальный эффективный КПД ƞ_{е max}= 32,2 % достигается при степени повышения давления в компрессоре π_к=7, а максимальное значение удельной эффективной работы Н_{е max}=153,4 кДж/кг при π_к=7;

- для двухвальной ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов и Т_г =1250 К максимальный эффективный КПД ƞ_{е max}= 37,4 % достигается при степени повышения давления в компрессоре π_к=7,2, а максимальное значение удельной эффективной работы Н_{е max}=217,5 кДж/кг при π_к=9;

- для двухвальной ГТУ открытого цикла и Т_г =1090 К максимальный эффективный КПД ƞ_{е max}= 28,3 % достигается при степени повышения давления в компрессоре π_к=14, а максимальное значение удельной эффективной работы Н_{е max}=165 кДж/кг при π_к=7,8;

- для двухвальной ГТУ открытого цикла и Т_г =1250 К максимальный эффективный КПД ƞ_{е max}= 33,4 % достигается при степени повышения давления в компрессоре π_к=23, а максимальное значение удельной эффективной работы Н_{е max}=227,8 кДж/кг при π_к=11.

При выборе степени повышения давления в компрессоре π_к, соответствующей максимальному значению ƞ_е, получим ГТУ с максимальной экономичностью.

При выборе степени повышения давления в компрессоре π_к, соответствующей максимальной эффективной работе Н_е, получим ГТУ наименьшим расходом рабочего тела при заданной мощности и как следствие, минимальными габаритными размерами и стоимостью.

Так как в задании не сказано, какое из требований является определяющим, при выборе оптимального значения π_кО будем руководствоваться рекомендациями, приведенными в [1]:

- для ГТУ с регенератором π_кО выбираем в области максимальных значений как ƞ_е так и Н_е;

- для ГТУ простой схемы π_кО выбираем между максимальными Н_е и ƞ_е.

Кроме того, при выборе π_кО принимаем во внимание температуру продуктов сгорания на выходе из турбины. Желательно, чтобы Т_т не превышала 773…823 К (500…600 ^оС). В противном случае необходимо выполнять последние ступени турбины из никелевых сплавов, а регенераторы из – жаростойких сталей, что существенно повышает стоимость ГТУ.

Выбранные значения π_кО и соответствующее им значение Н_е ƞ_е Т_т для простого и регенеративного цикла ГТУ при заданных исходных данных приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1

Параметры выбранного номинального режима для различных схем ГТУ

№ п/п	Схема ГТУ	Степень повышения давления в компрессоре πкО	Эффективный КПД цикла ƞе, %	Удельная эффективная работа Не, кДж/кг	Температура продуктов сгорания на выходе из турбины Тт, К
1	Двухвальная ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов, Тг =1090 К	7	32,2	153,4	741,4
2	Двухвальная ГТУ открытого цикла с регенерацией теплоты уходящих газов, Тг =1250 К	8	37,3	215,3	828
3	Двухвальная ГТУ открытого цикла, Тг =1090 К	11	27,9	157,6	668
4	Двухвальная ГТУ открытого цикла, Тг =1250 К	15	32,7	221	720