Методические указания
При изучении темы “Циклы газотурбинных двигателей и установок” необходимо:
· понимать принцип работы ГТД и ГТУ;
· знать схемы установок и уметь анализировать их работу, используя
p-v- и T-s- диаграммы;
· понимать смысл коэффициентов полезного действия, характеризующих различные виды потерь в ГТУ;
· уметь рассчитать составляющие уравнения теплового баланса;
· знать способы повышения тепловой экономичности ГТУ.
Паротурбинные установки являются основой теплоэнергетики, поэтому особое внимание следует уделить средствам повышения эффективности циклов паротурбинных установок. Понимать возможности и особенности применения для оценки эффективности метода КПД и эксергетического метода. Знать способы увеличения КПД паротурбинных установок: увеличение параметров пара перед турбиной, снижение давления в конденсаторе, применение промежуточного перегрева пара, регенеративного подогрева конденсата.
Разобраться с особенностями работы и расчета теплофикационных и атомных установок.
Задачи
1. Для газотурбинного двигателя с циклом Брайтона (рис. 9.4) дано:
· параметры воздуха на входе в компрессор p1 = 1 бар, t 1= 20 0С;
· степень повышения давления в компрессоре b = p2/p1= 6;
· внутренние относительные КПД турбины и компрессора ;
· механические КПД турбины и компрессора ;
· КПД камеры сгорания .
Рассчитать:
· температуры t2, t4, термический КПД (ht) обратимого цикла 1-2-3-4;
· эффективный КПД ГТД (he);
· составляющие уравнения теплового баланса, проверить тождество, сделать выводы.
Принять, что рабочее тело обладает свойствами воздуха. Теплоемкость воздуха считать постоянной (mcv = 20,8 кДж/кмоль.0С).
Решение
Для воздуха (двухатомный газ) при постоянной теплоемкости показатель адиабаты k = 1,4, изобарная теплоемкость
. |
Температуры Т2 и Т4 рассчитываются по связям между параметрами в обратимых адиабатных процессах 1-2 и 3-4:
Термический КПД обратимого цикла 1-2-3-4 при постоянной теплоемкости:
. |
Рассчитываются конечные температуры действительных процессов сжатия и расширения T2д и T4д по уравнениям (9.3) и (9.4). При постоянной теплоемкости имеем:
Рассчитываются :
Рассчитываются потери:
·тепла в камере сгорания
·тепла с отработавшими газами
·механические потери в компрессоре
·механические потери в турбине
Подстановка численных значений в уравнение теплового баланса
дает тождество
557,4 = 105,6 + 22,3 + 414,6 + 7,6 + 7,3 = 557,4 кДж/кг.
Вывод. Максимальное количество тепла в газотурбинном двигателе теряется с отработавшими газами.
2. Сравнить термические КПД трех циклов с давлением в паровом котле p1 = 98 бар, в конденсаторе – p2 = 0,04 бар:
а) цикла Ренкина на насыщенном паре (x1 = 1);
б) цикла Карно;
в) цикла Ренкина на перегретом паре с t1 = 540 0С.
Затратой работы на насос пренебречь.
Как изменится термический КПД цикла Ренкина на перегретом паре с параметрами p1 = 98 бар, t1= 540 0С, p2 = 0,04 бар, если:
г) ввести промежуточный перегрев пара при давлении p¢ = 10 бар до первоначальной температуры?
д) ввести регенеративный подогрев конденсата в одном смешивающем подогревателе при давлении p0 = 7 бар?
Сопоставить полученные результаты и сделать выводы.
9.7. Ответы:
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 326;