Пример теплового расчета цикла ГТУ

Исходные данные:

1. Электрическая мощность газотурбинной установки 3000 кВт.

2. Температура газа на выходе из камеры сгорания Т₃ = 1373 К.

3. Температура воздуха перед компрессором Т₁ = 288 К.

4. Давление воздуха перед компрессором Р₁ = 101 КПа.

5. Коэффициент гидравлических потерь во всасывающем тракте 0,97.

6. Внутренний относительный КПД компрессора 0,87.

7. Механический КПД установки 0,96.

8. КПД электрогенератора 0,98.

9. КПД камеры сгорания 0,98.

10. Коэффициент гидравлических потерь камеры сгорания _кс = 0,98.

11. Коэффициент, учитывающий массу топлива, добавленного в цикловой воздух, 0,01÷0,02.

12. Внутренний относительный КПД газовой турбины 0,89.

13. Коэффициент гидравлических потерь в газовыхлопном тракте 0,97.

14. Теплотворная способность топлива:

природный газ – Q_р^н = 44000 кДж/кг;

дизельное топливо - Q_р^н = 42000 кДж/кг.

15. Теплоемкость атмосферного воздуха С_рв = 1,01 кДж/(кг·К).

16. Теплоемкость продуктов сгорания С_рг = 1,15 кДж/(кг·К).

17. Показатель адиабаты сжимаемого воздуха k_к = 1,41.

18. Показатель адиабаты продуктов сгорания топлива k_г = 1,33.

Решение:

1. Оптимальная степень повышения давления:

;

;

;

= .

2. Давление воздуха за компрессором

МПа.

3. Действительная температура воздуха за компрессором

К;

К.

4. Действительная работа сжатия в компрессоре

;

кДж/кг.

5. Давление газа перед турбиной

МПа.

6. Степень понижения давления в турбине с учетом потерь давления в газовыхлопном тракте

.

7. Давление газа за турбиной

МПа.

8. Теоретическая температура газа за турбиной

К.

9. Действительная температура газа за турбиной

К.

10. Теоретическая работа расширения в турбине

кДж/кг.

11. Действительная работа расширения газа в турбине

кДж/кг.

12. Полезная работа ГТУ

кДж/кг.

13. Затраченная теплота в цикле ГТУ

кДж/кг.

14. Внутренний КПД установки

.

15. Абсолютный электрический КПД установки

.

16. Удельный расход топлива

кг/кВт·ч.

17. Часовой расход топлива

кг/ч.

18. Удельный расход воздуха

кг/кДж.

19. Расход воздуха в цикле ГТУ

кг/с.