Термодинамический и конструктивный расчет газотурбинной установки

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Января 2011 в 09:49, курсовая работа

Краткое описание

Газотурбинная установка предназначена для привода центробежного нагнетателя природного газа. Область применения установок —компрессорные станции магистральных газопроводов. Топливом для ГТУ служит природный газ.

Содержание

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА……………..4
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА………………………………….6
3. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ГТУ………………………………….15
4. РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ……………………………………………… .16
5. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ………………………….....18

Скачать в ZIP архиве (230.49 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Вложенные файлы: 1 файл

ГТУ.docx

— 250.38 Кб (Скачать файл)

Таблица I

Термодинамический расчет газотурбинной установки ГТК-16

1	2	3	4	5	6	7	8	9
10	In С_z	—	―	1,029	1,517	1,844	2,089
11	Коэффициент избытка воздуха ()	—	—	2,168	2,206	2,244	2,309	Вспомогательная таблица, а
12	Приведенная молекулярная масса продуктов сгорания		—	27,35	27,37	27,39	27,41	Вспомогательная таблица, б
13	Молекулярная масса продуктов сгорания		—	27,53	27,55	27,57	27,59
14	Удельный водяной эквивалент продуктов сгорания		кДж кг^оС	1,283	1,281	1,279	1,278	Определяется по графику (прил. I) рис. 6
15	Начальное расчетное значение аргумента (показателя) процента расширения		—	0,2438	0,3519	0,4376	0,4851
16	Вспомогательная показательная функция		—	0,8890	0,8398	0,7942	0,7906	Прил. II табл. 2
17	Удельная адиабатическая работа расширения		кДж кг	350,76	517,11	628,57	712,09
18	Удельная индикаторная работа расширения		кДж кг	308,67	455,06	553,14	626,63

1	2	3	4	5	6	7	8	9
19	Предварительное значение приведенного эквивалента продуктов сгорания при расширении		кДж кг^оС	1,517	1,516	1,515	1,507	t_s= 600 ⁰C t_mA=700 ⁰C
20	Температура продуктов сгорания в конце расширения (индикаторный процесс)		⁰C	609,93	494,80	417,36	395,87
21	Температура воздуха после регенератора		°С	183	247	302	353
22	Средняя температура в камере сгорания с учетом повышения температуры воздуха в регенераторе		°С	491,5	523,5	551	576,5
23	Уточненное значение коэффициента избытка воздуха		—	7,936	7,113	6,721	6,549
24	Удельная индикаторная работа газотурбинного двигателя (ГТД)		кДж кг	243,15	252,8	263,8	288,7
25	Эффективная удельная работа расширения		кДж кг	397,8	453,2	486,76	512,3
26	Эффективная удельная работа сжатия		кДж кг	297,18	318,7	328,79	337,51

1	2	3	4	5	6	7	8	9
27	Удельная эффективная работа ГТД		кДж кг	143,13	156,11	157,97	169,23
28	Удельный расход теплоты		кДж кг	367,4	409,9	433,8	445,2
29	Индикаторный к.п.д. ГТД		—	0,597	0,603	0,608	0,627
30	Эффективный к. п.д ГТД		—	0,2708	0,3427	0,4453	0,3196
31	Эффективный к.п.д. ГТУ		—	0,2689	0,3403	0,4421	0,3174
32	Секундный расход сухого воздуха		кг.\сек	141,69	100,35	72,97	99,08
33	Часовой расход топлива		кг\час	4010	3169	2438	3398	кДж/кг

4. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ОСЕВОГО КОМПРЕССОРА ГТУ

Для расчета мощности компрессора двухзальных ГТУ используются данные задания и результаты термодинамического расчета.

Удельная индикаторная работа сжатия воздуха в осевом компрессоре (термодинамический расчет— п. 5).

Расход сухого воздуха через осевой компрессор М_А=72,97 кг/с (из термодинамического расчета п. 32, без учета утечек воздуха через уплотнения компрессора и расхода воздуха на охлаждение лопаток и дисков турбины).

Расход сухого воздуха через осевой компрессор с учетом утечек и охлаждения турбины

М_ас= М_a (1 + 0,01+0,005) = 72,97·1,015 = 74,06 кг/с.

Механический к. п. д. осевого компрессора η_мех,с= 0,98. Индикаторная мощность осевого компрессора:

Эффективная мощность осевого компрессора

5.1 РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ

Расчет проточной части турбины выполняется с целью определения геометрических размеров отдельных деталей турбины: диаметр ротора, высота рабочих и направляющих лопаток, радиальные зазоры проточной части. Кроме того, определяются характеристики ступеней турбины: скорости, степень реактивности, углы потока и т. д.

Исходными материалами для расчета турбины являются данные, приведенные в задании на проектирование, а также некоторые результаты термодинамического расчета, таблице. 2.

Таблица 2

Исходные данные расчета проточной части турбины

№ п/п	Наименование величин	Обозначение	Размерность	Расчетное значение
1	2	3	4	5
1	Начальные параметры газа перед турбиной давление абсолютная температура		МПа °К	0,0079 1123
2	Конечное состояние газа после расширения в газовой турбине (индикаторный процесс) Давление абсолютная температура		МПа ^oK	0,00125 783
3	Молекулярная масса продуктов сгорания приведенная истинная		— —	27,39 28,65
4	Удельная работа газа в турбине, отнесенная к 1 кг сухого воздуха: адиабатический процесс индикаторный процесс эффективный процесс		кДж/кг кДж/кг кДж/кг	628,75 553,14 486,76
5	Эффективная удельная работа газа в ГТД		кДж/кг	193,16
6	Эффективная мощность ГТУ	N_e	кВт	14 000
7	Секундный расход сухого воздуха	М_A	кг/с	72,97
8	Частота вращения вала турбины высокого давления	n₁	об/мин	6800
9	Частота вращения вала турбины низкого давления	n₂	об/мин	6200
10	Число ступеней давления	z	—	4
11	Индикаторная мощность осевого компрессора	N_ic	кВт	21429,8
12	Эффективная мощность осевого компрессора	N_ec	кВт	21866

5.2 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ТУРБИНЫ

Показатель адиабаты процесса расширения в турбине k (и см. термодинамический расчет п. п. 12 и 19)

Соотношение граничных давлений по турбине (термодинамический расчет п. 9):

Политропический к. п. д. турбины () определяется в зависимости от заданного внутреннего относительного к. п. д. и соотношения давлений сжатия.

Коэффициент возврата теплоты для бесконечно большого числа ступеней:

Коэффициент возврата теплоты при заданном числе ступеней (z=3);

Секундный массовый расход продуктов сгорания через турбину:

Полный изоэнтропийный (адиабатический) перепад теплоты в турбине с учетом коэффициента возврата теплоты:

Площадь, сметаемая рабочими лопатками последней ступени,

где — коэффициент прочности лопатки, определяемый в зависимости от соотношения сечения лопатки у корня к сечению той же лопатки на периферии (принято F₁/F₂ = 3,7)

—плотность материала лопатки (сталь)

—окружная скорость лопаток (ротора).

—допустимое напряжение материала лопаток, которое зависит от марки стали и температуры продуктов сгорания в зоне работы лопатки, рекомендуется определять для широко распространенной лопаточной высоколегированной стали марки ЭИ-893.

За последней ступенью расположен диффузор с прямолинейной осью к. п. д. диффузора = 0,70.

Удельный объем газа за диффузором при давлении P_s и температуре Т_s (табл. 2):

Информация о работе Термодинамический и конструктивный расчет газотурбинной установки