2. Вариантные расчеты регенеративного цикла гту
Рисунок 2.1. Принципиальная схема однокомпрессорной двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов; К – компрессор, ТВД, ТНД – турбина высокого, низкого давления, ССТ – свободная силовая турбина; Н - нагрузка; КС – камера сгорания; Р – регенератор
Тепловой расчет схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов с целью выбора πко:
Расчет до 12 пункта аналогичен расчету в разделе 1, после чего находим:
13) Нагрев воздуха в регенераторе:
14) Температура воздуха за регенератором
15) Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе:
16) Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС
17) Эффективный КПД:
Остальные расчеты сведены в таблицу 2.1. при ТГ1=1100К, и таблицу 2.2., при ТГ2=1250К.
Результаты расчетов представлены на рисунке 2.2.
№ п/п |
Величина |
Обозначение |
Расчетная формула |
Размерность |
В Таблица 2.1. арианты |
Примечание |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
||
1 |
Степень повышения давления в компрессоре |
|
Задаем |
- |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
10 |
|
||
2 |
Комплекс работы сжатия компрессором |
|
|
- |
0,369 |
0,486 |
0,584 |
0,667 |
0,744 |
0,811 |
0,931 |
К= 1,4 |
||
3 |
Удельная работа сжатия компрессора |
|
|
кДж/кг |
126,1 |
166,1 |
199,6 |
228,0 |
254,3 |
277,2 |
318,2 |
|
||
4 |
Температура воздуха за компрессором |
|
|
K |
415,9 |
455,4 |
488,6 |
516,7 |
542,8 |
565,5 |
606,0 |
|
||
5 |
Суммарная степень расширения в турбинах |
|
|
- |
2,7 |
3,6 |
4,5 |
5,4 |
6,3 |
7,2 |
9 |
|
||
6 |
Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД) |
|
|
кДж/кг |
137,1 |
180,2 |
216,6 |
247,9 |
276,0 |
301,4 |
346,0 |
|
||
7 |
Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора |
|
|
К |
980,8 |
943,3 |
911,7 |
884,4 |
860,0 |
837,9 |
799,1 |
|
||
8 |
Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД) |
|
|
- |
1,70 |
2,04 |
2,39 |
2,76 |
3,15 |
3,57 |
4,48 |
К= 1,33 |
||
9 |
Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине |
|
|
- |
1,59 |
1,76 |
1,88 |
1,96 |
2,00 |
2,02 |
2,01 |
|
||
10 |
Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД) |
|
|
кДж/кг |
107,9 |
124,9 |
133,8 |
137,6 |
137,5 |
135,7 |
128,6 |
|
||
11 |
Удельная эффективная работа |
|
|
кДж/кг |
102,6 |
118,7 |
127,2 |
130,8 |
130,7 |
129,0 |
122,2 |
|
||
12 |
Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД) |
|
|
K |
891,6 |
840,0 |
800,8 |
770,7 |
746,3 |
725,7 |
692,8 |
|
||
13 |
Нагрев воздуха в регенераторе |
|
|
K |
333,0 |
269,2 |
218,5 |
177,8 |
142,5 |
112,1 |
60,8 |
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
||
14 |
Температура воздуха за регенератором |
|
|
K |
748,9 |
724,6 |
707,1 |
694,5 |
685,3 |
677,6 |
666,8 |
|
||
15 |
Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе |
|
|
кДж/кг |
770,2 |
741,1 |
720,5 |
705,0 |
694,4 |
685,3 |
673,8 |
|
||
16 |
Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС |
|
|
кДж/кг |
396,0 |
425,1 |
445,7 |
461,2 |
471,8 |
480,9 |
492,4 |
|
||
17 |
Эффективный КПД |
|
|
- |
0,259 |
0,279 |
0,285 |
0,284 |
0,277 |
0,268 |
0,248 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2.
|
|
|
|
||
№ п/п |
Величина |
Обозначение |
Расчетная формула |
Размерность |
Варианты |
Примечание |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 Окончание таблицы 2.1. |
10 |
11 |
12 |
13 |
||
1 |
Степень повышения давления в компрессоре |
|
Задаем |
- |
3 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
||
2 |
Комплекс работы сжатия компрессором |
|
|
- |
0,369 |
0,584 |
0,667 |
0,744 |
0,811 |
0,873 |
0,931 |
К= 1,4 |
||
3 |
Удельная работа сжатия компрессора |
|
|
кДж/кг |
126,1 |
199,6 |
228,0 |
254,3 |
277,2 |
298,4 |
318,2 |
|
||
4 |
Температура воздуха за компрессором |
|
|
K |
415,9 |
488,6 |
516,7 |
542,8 |
565,5 |
586,4 |
606,0 |
|
||
5 |
Суммарная степень расширения в турбинах |
|
|
- |
2,7 |
4,5 |
5,4 |
6,3 |
7,2 |
8,1 |
9 |
|
||
6 |
Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД) |
|
|
кДж/кг |
137,1 |
216,6 |
247,9 |
276,0 |
301,4 |
323,8 |
346,0 |
|
||
7 |
Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора |
|
|
К |
1130,8 |
1061,7 |
1034,4 |
1010,0 |
987,9 |
968,4 |
949,1 |
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
||
8 |
Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД) |
|
|
- |
1,59 |
2,13 |
2,41 |
2,70 |
3,00 |
3,29 |
3,62 |
К= 1,33 |
||
9 |
Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине |
|
|
- |
1,70 |
2,11 |
2,24 |
2,33 |
2,40 |
2,46 |
2,49 |
|
||
10 |
Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД) |
|
|
кДж/кг |
141,2 |
181,7 |
189,8 |
193,5 |
195,2 |
196,2 |
194,6 |
|
||
11 |
Удельная эффективная работа |
|
|
кДж/кг |
134,2 |
172,7 |
180,4 |
183,9 |
185,6 |
186,5 |
185,0 |
|
||
12 |
Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД) |
|
|
K |
1014,1 |
911,5 |
877,5 |
850,1 |
826,5 |
806,2 |
788,2 |
|
||
13 |
Нагрев воздуха в регенераторе |
|
|
K |
418,7 |
295,8 |
252,6 |
215,1 |
182,7 |
153,9 |
127,5 |
|
||
14 |
Температура воздуха за регенератором |
|
|
K |
834,6 |
784,4 |
769,3 |
757,9 |
748,2 |
740,3 |
733,5 |
|
||
15 |
Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе |
|
|
кДж/кг |
874,1 |
812,7 |
795,6 |
782,3 |
769,5 |
759,3 |
751,6 |
|
||
16 |
Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС |
|
|
кДж/кг |
451,1 |
512,5 |
529,6 |
542,9 |
555,7 |
565,9 |
573,6 |
|
||
17 |
Эффективный КПД |
|
|
- |
0,297 |
0,337 |
0,340 |
0,339 |
0,334 |
0,330 |
0,323 |
|
||
Окончание таблицы 2.2.
Рисунок 2.2. - Зависимость удельной эффективной работы и
эффективного КПД от степени отношения давлений в цикле
ГТУ с регенерацией
График построен на основании результатов таблиц 2.1. и 2.2.