Расчёт характеристик газотурбинных энергетических установок - Физика и энергетика контрольная работа

Главная

Физика и энергетика
Расчёт характеристик газотурбинных энергетических установок

Обоснование и выбор параметров газотурбинной энергетической установки. Расчёт на номинальной мощности и частичных нагрузках. Зависимость работы от степени повышения давления. Зависимость относительных расходов топлива установки от относительной мощности.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Расчёт экономичности ГТУ на номинальной мощности.
2. Расчёт экономичности и устойчивости ГТУ на частичных нагрузках.
3. Расчёт показателей долговечности ГТУ.
- температура атмосферного воздуха T1 = 304 К;
- температура газов за камерой сгорания Т3 = 1210 К;
- степень недоохлаждения, Tохл = 26 оС.
Рис. 1 - 1 - компрессор высокого давления (КВД), 2 - Камера сгорания (КС), 3 - Турбина высокого давления (ТВД), 4 - Компрессор низкого давления (КНД), 6 - Силовая турбина (СТ), 7 - Потребитель мощности (П), 10 - Холодильник (Х)
Низшая теплотворная способность топлива:
Теплоемкость атмосферного воздуха: срk = 1,01 кДж/кг?К.
Теплоемкость продуктов сгорания топлива: срt = 1,15 кДж/кг?К.
Показатель адиабаты при сжатии воздуха: kk = 1,41.
Показатель адиабаты при расширении продуктов сгорания топлива: kt = 1,33.
Коэффициент учета массы топлива, добавленного в цикловой воздух: .
Коэффициент гидравлических потерь на всасывании КНД: уk1 =0,97.
Коэффициент гидравлических потерь на всасывании КВД(в переходнике):
Коэффициент гидравлических потерь в камере сгорания: уkс =0,98.
Коэффициент гидравлических потерь в переходнике между ТВД и СТ: уt1 =0,99.
Коэффициент гидравлических потерь в газовыхлопном устройстве: уt3 =0,98.
Предварительное определение оптимальных параметров цикла
Предварительное определение оптимальных параметров и цикла дает возможность задаться значениями общего повышения давления в КВД и КНД в предельном интервале для дальнейших расчетов.
1. Общая степень повышения давления
2. Степень повышения давления в одном компрессоре
4. Относительный температурный теплоперепад в одном компрессоре
liтвд = lik1+ lik1 = 103.6+112.5=216.1 кДж/кг
Относительный температурный перепад в ТВД
13. Степень понижения давления в ТВД
15. Степень понижения давления в СТ
16. Относительный температурный перепад в СТ
20. Теплота, подведенная в цикл в камере сгорания
Результаты расчетов для различных степеней повышения давления сводим в Таблицу 1.
1. Значения степеней повышения давления робщ
Выводы: в ходе проделанной работы по расчету характеристик газотурбинной энергетической установки при работе на полной мощности был получен следующий результат. Оптимальная степень повышения давления по полезной работе (полезная работа цикла максимальна) находится около значения ропт = 18, а оптимальная степень повышения давления по КПД ( КПД цикла максимальный) находится около значения ропт = 27. Допустим, если мы выберем оптимальную степень повышения давления. ропт = 24, то полезная работа будет отличаться от максимальной в цикле на 3 кДж/кг, что составляет около 2 % максимума работы. При этом КПД цикла также будет отличаться на незначительную величину. И чем меньше ропт ,тем меньше размеры компрессора. А если бы мы взяли ропт =27, то значительного выигрыша в работе и КПД мы бы не получили, но зато геометрические размеры компрессора были бы значительны.
Следовательно, для дальнейших расчетов выбираем ропт = 24.
При расчёте диапазон мощности установки задаемся от номинальной мощности до холостого хода.
4. Степень понижения давления в ТВД
5. Относительный температурный перепад в ТВД
7. Общая степень повышения давления
8. Степень повышения давления в одном компрессоре
9. Относительный температурный перепад в компрессоре
15. Относительный температурный перепад в СТ
21. Теплота, подведенная в цикл в камере сгорания
24. Относительный расход воздуха через КНД
25. Относительный расход воздуха через КВД
26. Расход воздуха через компрессор
31. Относительный часовой расход топлива
32. Относительная температура газа на входе в ТВД
Результат расчетов сведем в таблицу.
Построение линий статических рабочих режимов на универсальной характеристике КНД и КВД
1.Относительная степень повышения давления воздуха в компрессоре
2. Относительный приведенный расход воздуха через компрессор
3. Приведенная частота вращения компрессора
4. Относительная степень повышышения давления компрессора на границе помпажа
5.Относительный приведенный расход воздуха через компрессор на границе помпажа
6.Коэффициент запаса устойчивости КНД
1.Относительная степень повышения давления воздуха в компрессоре
2. Относительный приведенный расход воздуха через компрессор
3. Приведенная частота вращения компрессора
4. Относительная степень повышышения давления компрессора на границе помпажа
5.Относительный приведенный расход воздуха через компрессор на границе помпажа
6.Коэффициент запаса устойчивости КНД
Рис. 6 - Зависимость относительных расходов топлива ГТУ от относительной мощности
газотурбинный энергетический установка мощность
Рис. 7 - Зависимость относительной температуры газа на входе в ТВД от относительной мощности
Рис. 8 - Зависимость относительного внутреннего КПД от относительной мощности
Рис. 9 - Зависимость температур газа перед турбинами от относительной мощности
Рис. 10 - Линия статических рабочих режимов двигателя на универсальной характеристике КВД
Рис. 11 - Линия статических рабочих режимов двигателя на универсальной характеристике КНД
Рис. 12 - Зависимость коэффициента запаса учтойчивости от мощности
Выводы по результатам расчёта на частичных нагрузках: расчет показал, что при понижении мощности установки, снижается экономичность, а именно: уменьшается КПД, увеличивается удельный расход топлива. Причиной этого является следующее обстоятельство: при снижении мощности, уменьшается подача топлива в камеру сгорания, а при этом неминуемо снижение температуры газов перед турбиной. А чем ниже температура газов перед турбиной, тем ниже КПД установки. Также была получена зависимость коэффициента запаса устойчивости в КНД от мощности. Из этого видно, что в КВД коэффициент запаса устойчивости сначала растет, а потом падает и при =0.3 становится равным нулю. В КНД коэффициент запаса устойчивости так же падает и при достижении около 0.1 от номинальной мощности превращается в ноль.
Рассчитанная мной установка будет работать на всех режимах, кроме режимов меньше 0.3 от номинальной мощности.
I. Расчёт ресурса лопаток турбины высокого давления ГТД по модели Ларсена-Миллера
Ресурс определяется зависимостью материала из которого сделан самый напряженный элемент - рабочая лопатка. По ресурсу можно судить о долговечности.
Для каждой совокупности точек графика рассчитываем несколько точек
где P - параметр Ларсена - Миллера,
с - параметр, характеризующий рассеивание экспериментальных данных;
где Т3 ,Т4 - Температуры перед и за ТВД.
Тм = 1210 - 1/3(1210 - 842 ) = 1087 К.
Зная температуру материала, выбираем материал рабочих лопаток - ЭП - 783.
В матрице М первая колонка - напряжение в металле, МПа;
третья колонка - время до разрушения, ч;
четвёртая колонка - параметр Ларсена-Миллера.
Уравнение длительной прочности (время до разрушения) в функции температуры металла и параметра Ларсена-Миллера;
II. Метод расчета действующих напряжений в рабочих лопатках от центробежных сил.
1. Расход газа через лопаточный аппарат на полной мощности
4.Скорость газа в рабочих лопатках турбины
2. Площадь проходного сечения для прохода газа
5. Напряжение в корневом сечении лопатки вследствии действия центробежных сил
Выводы по расчёту долговечности: при увеличении температуры материала рабочих лопаток, уменьшается напряжение в корневом сечении лопатки; вследствии действия центробежных сил, увеличивается параметр Ларсена - Миллера, а следовательно увеличивается время до разрушения лопаток. В моей работе температура материала имеет среднее значение,и составляет 1087 К. Это значение входит в допустимые пределы, которые составляют для среднего ресурса не менее 25000 ч( ГОСТ 29328 - 92). Из-за этого расчитанная турбина с лопатками из материала ЭП - 783 имеет ресурс 92470 ч.
III. Расчёт предельного числа запусков ГТУ
Характеристики материала ЭП - 783 Tм = 1087 К; ? = 0,168; ? = 280 МПа; Е = 1,65105 МПа;
Уравнение Мэнсона для расчёта предельного количества запусков
Отсюда следует, что предельное количество запусков составляет N = 1237 запусков.
Выводы по расчёту предельного количества запусков ГТУ: в результате расчета было получено предельное количество запусков N = 1237 запусков. Если следовать ГОСТ 29328-92 «Установки газотурбинные для привода турбогенераторов», то средняя нароботка на отказ от 800 ч ( пиковый класс использования) и до 3500 ч ( в базовом классе использования). Т.е. полученное количество запусков удовлетворяет ГОСТу.
Выводы по практической работе и анализ полученных результатов:
1) Расчёт ГТУ на полной мощности и на частичных нагрузках показал, что - оптимальными параметрами ГТУ являются ропт = 24, мощность 11 МВт, удельный расход топлива 0,274 кг/кВт*ч, относительный КПД установки 31,3 %;
- с понижением мощности снижается экономичность установки, что можно заметить по увеличению удельного расхода топлива с 0,274 кг/кВт*ч на режиме полной мощности до 0,49 кг/кВт*ч на режиме 13.2% от номинала. Причиной этого является то, что при снижении мощности соответственно уменьшается расход топлива в камере сгорания, а, следовательно, уменьшается температура газов за камерой сгорания, в результате уменьшается внутренний КПД установки и повышается удельный расход топлива;
- при уменьшении мощности установки изменяются запасы устойчивости компрессоров. Так, например, для КНД на номинальной мощности ?kyкнд = 67 %, а на режиме 0.5N составляет 55 %. На режимах ниже 0.1N запас устойчивости уменьшается до нуля. На номинальной мощности для КВД ?kyквд = 67 %, а на режиме 0.5N составляет 29 %. На режиме 0.3N - уменьшается до нуля.
Для обеспечения устойчивой работы установки рекомендуется применение антипомпажных устройств: например, поворотных лопаток для первых 2-х ступеней компрессора или стравливание воздуха из проточной части компрессора
2) Для горячих деталей установки выбран материал ЭП-783, при Тм = 1087 К обеспечивает ресурс ч.
3) В результате расчета было получено предельное количество запусков N = 1237 запусков. Если следовать ГОСТ 29328-92 «Установки газотурбинные для привода турбогенераторов», то средняя наработка на отказ от 800 ч ( пиковый класс использования) и до 3500 ч ( в базовом классе использования). Из этого следует, что полученное количество запусков удовлетворяет ГОСТу.
4) В целом, по результатам расчётов можно утверждать, что газотурбинная установка соответствует требованиям ГОСТ 29328-92 к энергетическим установкам промышленности.
Особенности применения газотурбинных установок (ГТУ) в качестве источников энергии в стационарной энергетике на тепловых электрических станциях. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре ГТУ. Расчёт тепловой схемы ГТУ с регенерацией. курсовая работа [735,3 K], добавлен 27.05.2015
Схема и принцип действия газотурбинной установки. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре теплового двигателя из условия обеспечения максимального КПД. Расчет тепловой схемы ГТУ с регенерацией. Расчёт параметров турбины и компрессора. курсовая работа [478,8 K], добавлен 14.02.2013
Определение параметров системы энергетической установки, требуемой эффективной мощности, выбор двигателя и его обоснование, расчет параметров длительного эксплуатационного режима. Принципиальные схемы энергетических систем. Расположение оборудования. курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.03.2014
Расчет тепловой схемы, коэффициента полезного действия, технико-экономических показателей газотурбинной установки. Определение зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при разных значениях начальных температур воздуха и газа. курсовая работа [776,2 K], добавлен 11.06.2014
Проектирование контактной газотурбинной установки. Схема, цикл, и конструкция КГТУ. Расчёт проточной части турбины. Выбор основных параметров установки, распределение теплоперепадов по ступеням. Определение размеров диффузора, потерь энергии и КПД. курсовая работа [2,0 M], добавлен 02.08.2015
Принципиальная схема простейшей газотурбинной установки, назначение и принцип действия; термодинамические диаграммы. Определение параметров сжатого воздуха в компрессоре; расчет камеры сгорания. Расширение дымовых газов в турбине; энергетический баланс. курсовая работа [356,9 K], добавлен 01.03.2013
Особенности при формировании функциональной схемы холодильной установки. Расчёт теплообменного оборудования. Выбор конденсатора. Кожухотрубные испарители. Расчёт толщины изоляции. Выбор градирни и насоса. Выбор оптимальных параметров режима работы. курсовая работа [893,1 K], добавлен 14.01.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчёт характеристик газотурбинных энергетических установок контрольная работа. Физика и энергетика.
Новые Критерии Оценивания Сочинения Егэ 2022
Русский Язык Гвэ Сочинение
Ваулина 10 Контрольные Работы
Дипломная работа по теме Вступление стран Центральной и Восточной Европы в Европейский Союз
Эссе На Тему Толстой
Учет движения материалов на производстве
Развитие Речи И Мышления Реферат
Реферат по теме Аллергические риниты
Реферат по теме Моя профессия – маркетолог, специалист по ценам
Отчет По Итогам Прохождения Производственной Практики
Курсовая Работа Технология Возделывания
Контрольная работа по теме Современная социальная сфера России
Курсовая работа по теме Анализ социально-экономического положения г. Верхний Уфалей
Реферат по теме Понятие и основные виды правомерного поведения
Курсовая Работа На Тему Фізико-Технологічні Основи Процесів Пайки
Контрольная работа: Естествознание как отрасль научного познания. Скачать бесплатно и без регистрации
Эссе Петербург В Творчестве Пушкина И Гоголя
Контрольная работа по теме Отражение в бухгалтерском учете организации выполнения работ по строительству
Реферат: Организация и регулирование оплаты труда. Скачать бесплатно и без регистрации
Научная работа: Психологические особенности пользователей сети Интернет
Систематизация характеристик религиозности современной студенческой молодежи - Психология дипломная работа
Осложнения в ранние сроки беременности, как причина специфических болей и кровотечения - Медицина реферат
Стратегия инвестиционной политики современной России и иностранных государств - Международные отношения и мировая экономика реферат