IV.Поиск режимных характеристик в интервале изменения температуры наружного воздуха

Содержание

 

1.Поиск эффективного КПД……………………………………………….....3

2.Поиск основных параметров ГТУ……………………………………....4

3.Поиск расхода рабочего тела и топлива……………………………..5

4.Поиск режимных характеристик в интервале изменения температуры наружного воздуха………………………………………..6-7

5.Графический материал…………………………………………………..8-11

6.Список литературы………………………………………………………......12

 

I.Поиск эффективного КПД.

Для начала зададим степень сжатия в компрессоре  с шагом 0,1.

Степень сжатия в турбине вычислим по формуле

  .                              (1)

Где  – коэффициент потерь.

Перейдем к расчету температур. Т₁- температура воздуха на входе,

- температура на выходе из первого компрессора

 .                         (2)

Т₂- температура после промежуточного холодильника,

-температура на выходе из второго компрессора

 

 .                      (3)

Найдем работу первого компрессора по формуле

 .                             (4)

Где С_р- изобарная теплоемкость воздуха (С_р=1004,5 ), , k-постоянная адиабаты для воздуха (k=1,4), z- число ступеней компрессора, . Аналогично рассчитываем работу второго компрессора по формуле

 .                            (5)

Суммарная работа компрессоров вычисляется по формуле

                                        (6)

Работу турбины вычислим по формуле

  .               (7)

Где Т₃- температура на входе в турбину, ,

Вычислим работу ГТУ

    .                      (8)

Подведенную теплоту найдем по формуле

    .                            (9)

Эффективный КПД вычисляется так:

       .                             (10)

 

II.Поиск основных параметров ГТУ.

=11,27

456,7 К

 

Параметры, соответствующие оптимальному КПД приведены в таблице:

 

Таблица 2

Эффективный КПД	ηе	0,2106
Степень сжатия в компрессорах	πк	11,7
Степень расширения в турбине	πт	11,27
Температура на выходе из первого компрессора	T1', К	434,09
Температура после промежуточного холодильника	T2, К	303
Температура на выходе из второго компрессора	T2', К	456,7
Работа первого компрессора	lк1, кДж/кг	146,744
Работа второго компрессора	lk2, кДж/кг	154,387
Суммарная работа компрессоров	lk, кДж/кг	301,131
Работа турбины	lт, кДж/кг	452,876
Работа ГТУ	l ГТУ, кДж/кг	151,745
Тепло, подведенное к системе	q подв, кДж/кг	720,533

III.Поиск расхода рабочего тела и топлива.

Определим расход воздуха по формуле:

    ,                                       (11)

Где N- мощность ГТУ

.

Определим расход топлива по формуле:

  ,                                     (12)

Где

Удельный расход топлива определяется отношением

    .                                 (13)

Таблица 3

Расход воздуха
Расход топлива
Удельный расход топлива

 

IV.Поиск режимных характеристик в интервале изменения температуры наружного воздуха.

Интервал изменения температур: .

От температуры наружного воздуха не зависят: πк, πт, работа второго компрессора, работа турбины и подведенное тепло. Соответствующие им оптимальные значения возьмем из Таблицы 2 и разбив интервал изменения температур по 2 К, произведем расчет остальных характеристик ГТУ. Составим таблицу.

Пример расчета режимных характеристик для температуры наружного воздуха Т₁=273 К

 

 

 

 

Таблица 4

T1,К	lк1, Дж	lk2, Дж	lk,Дж	lт,Дж	lГТУ,Дж	q,Дж	N,Вт	Gвоз,кг/с	Gтопл,кг/с	qтопл,кг/Вт*ч	КПД
243	123815,04	154386,65	278201,69	452875,63	174673,94	720532,85	7600000	43,51	0,7838	0,000371	0,2424
245	124834,09	154386,65	279220,74	452875,63	173654,89	720532,85	7600000	43,76	0,7884	0,000373	0,2410
247	125853,14	154386,65	280239,79	452875,63	172635,83	720532,85	7600000	44,02	0,7930	0,000376	0,2396
249	126872,2	154386,65	281258,85	452875,63	171616,78	720532,85	7600000	44,28	0,7977	0,000378	0,2382
251	127891,25	154386,65	282277,9	452875,63	170597,72	720532,85	7600000	44,55	0,8025	0,000380	0,2368
253	128910,31	154386,65	283296,96	452875,63	169578,67	720532,85	7600000	44,82	0,8073	0,000382	0,2354
255	129929,36	154386,65	284316,01	452875,63	168559,62	720532,85	7600000	45,09	0,8122	0,000385	0,2339
257	130948,41	154386,65	285335,06	452875,63	167540,56	720532,85	7600000	45,36	0,8171	0,000387	0,2325
259	131967,47	154386,65	286354,12	452875,63	166521,51	720532,85	7600000	45,64	0,8221	0,000389	0,2311
261	132986,52	154386,65	287373,17	452875,63	165502,46	720532,85	7600000	45,92	0,8272	0,000392	0,2297
263	134005,57	154386,65	288392,22	452875,63	164483,4	720532,85	7600000	46,21	0,8323	0,000394	0,2283
265	135024,63	154386,65	289411,28	452875,63	163464,35	720532,85	7600000	46,49	0,8375	0,000397	0,2269
267	136043,68	154386,65	290430,33	452875,63	162445,29	720532,85	7600000	46,78	0,8428	0,000399	0,2255
269	137062,74	154386,65	291449,39	452875,63	161426,24	720532,85	7600000	47,08	0,8481	0,000402	0,2240
271	138081,79	154386,65	292468,44	452875,63	160407,19	720532,85	7600000	47,38	0,8535	0,000404	0,2226
273	139100,84	154386,65	293487,49	452875,63	159388,13	720532,85	7600000	47,68	0,8589	0,000407	0,2212
275	140119,9	154386,65	294506,55	452875,63	158369,08	720532,85	7600000	47,99	0,8644	0,000409	0,2198
277	141138,95	154386,65	295525,6	452875,63	157350,03	720532,85	7600000	48,3	0,8700	0,000412	0,2184
279	142158	154386,65	296544,65	452875,63	156330,97	720532,85	7600000	48,61	0,8757	0,000415	0,2170
281	143177,06	154386,65	297563,71	452875,63	155311,92	720532,85	7600000	48,93	0,8815	0,000418	0,2156
283	144196,11	154386,65	298582,76	452875,63	154292,86	720532,85	7600000	49,26	0,8873	0,000420	0,2141
285	145215,17	154386,65	299601,82	452875,63	153273,81	720532,85	7600000	49,58	0,8932	0,000423	0,2127
287	146234,22	154386,65	300620,87	452875,63	152254,76	720532,85	7600000	49,92	0,8992	0,000426	0,2113
289	147253,27	154386,65	301639,92	452875,63	151235,7	720532,85	7600000	50,25	0,9052	0,000429	0,2099
291	148272,33	154386,65	302658,98	452875,63	150216,65	720532,85	7600000	50,59	0,9114	0,000432	0,2085
293	149291,38	154386,65	303678,03	452875,63	149197,59	720532,85	7600000	50,94	0,9176	0,000435	0,2071
295	150310,44	154386,65	304697,09	452875,63	148178,54	720532,85	7600000	51,29	0,9239	0,000438	0,2057
297	151329,49	154386,65	305716,14	452875,63	147159,49	720532,85	7600000	51,64	0,9303	0,000441	0,2042
299	152348,54	154386,65	306735,19	452875,63	146140,43	720532,85	7600000	52	0,9368	0,000444	0,2028
301	153367,6	154386,65	307754,25	452875,63	145121,38	720532,85	7600000	52,37	0,9434	0,000447	0,2014
303	154386,65	154386,65	308773,3	452875,63	144102,33	720532,85	7600000	52,74	0,9500	0,000450	0,2000
305	155405,7	154386,65	309792,35	452875,63	143083,27	720532,85	7600000	53,12	0,9568	0,000453	0,1986
307	156424,76	154386,65	310811,41	452875,63	142064,22	720532,85	7600000	53,5	0,9637	0,000456	0,1972
309	157443,81	154386,65	311830,46	452875,63	141045,16	720532,85	7600000	53,88	0,9706	0,000460	0,1958
311	158462,87	154386,65	312849,52	452875,63	140026,11	720532,85	7600000	54,28	0,9777	0,000463	0,1943
313	159481,92	154386,65	313868,57	452875,63	139007,06	720532,85	7600000	54,67	0,9849	0,000467	0,1929

 

VI.Список литературы

1.Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача- М.:Высшая школа, 1980.-469с.

2.Под редакцией Григорьева В.А., Зорина В.М. Теплоэнергетика и теплотехника –М.:Энергия, 1980.-528с.

3.Губарев В.Я. Конспект лекций по Технической термодинамике –Липецк.:ЛГТУ,2014.