Розрахунок циклу газотурбінної установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вихідні данні

Вступ

1. Газотурбінна установка закритого типу з регенерацією теплоти

2. Цикл ГТУ закритого типу з регенерацією теплоти

2.1 Параметри робочого тіла у характерних точках циклу

3. Побудова діаграм циклу ГТУ

4. Енергетичні і економічні характеристики циклів

4.1 Характеристика циклу ГТУ з регенерацією

4.2 Характеристики циклу Карно

5. Визначення площі теплообміну регенератора ГТУ

5.1 Наявна питома теплота

5.2 Величина переданої теплоти у регенераторі

5.3 Площа поверхні теплообміну

5.4 Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти

5.5 Середня різниця температури

5.6 Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти

5.7 Побудова схеми потоків в теплообміннику

6. Паливо і продукти його згоряння

6.1 Нижча теплота згорання газоподібного палива

6.2 Стехіометрична витрата сухого повітря

6.3 Питомий об'єм складових продуктів згорання

6.4 Питомий об'єм продуктів згорання

7. Енергетичні характеристики ГТУ

7.1 Теоретична потужність ГТУ

7.2 Секундна витрата рідкого (твердого) палива

7.3 Секундна витрата повітря для згорання палива

7.4 Секундне утворення продуктів згорання палива

8. Вибір обладнання

8.1 Теплообмінники

8.2 Вентилятори і димососи

8.3 Форсунки і пальники

Висновок

Список літератури

Вихідні данні

Показник	Значення	Одиниці вимірювання
T	60	333, 15K
T	1150	1423, 15K
P	242	242кПа
P	1, 14	1, 14 МПа
G	3, 1	3, 1 кг/с
у	39	39%
K	45	45Вт/(м·K)
паливо	газ	Вуктильське
б	1, 15	1, 15
Рух теплоносіїв	прямотік
	46, 01	46, 01кг/кмоль
R	8314	8314кДж/(кг·К)
k	1, 33	1, 33
a	42, 160	42, 16
b	0, 339	0, 339
d	-37, 70	-37, 7
N	5, 1	5, 1
CH	81, 8	81, 8
CH	8, 80	8, 8
CH	2, 80	2, 8
CH	0, 90	0, 9
CH	0, 30	0, 3
CO	0, 30	0, 3

ln = ln 2, 479 = 0, 4539

ln=ln 0, 40615=-0, 9010

Вступ

Проблеми ефективного використання палива, енергії і матеріалів останні роки все більше і більше тривожать людство. Занадто високими темпами почало витрачатись те, що накопичувалось у надрах землі мільйони років.

На даному етапі технологічного прогресу енергоресурси займають важливе місце. Сучасні технологічні процеси характеризуються значними затратами енергії. Нажаль, сучасний рівень енергетики не забезпечує потреби народного господарства за рахунок альтернативних видів енергії (енергії сонця, вітру, припливів та відпливів, внутрішньої енергії землі і т.д.). Ці всі види енергії становлять незначну частку, в порівнянні з іншими більш поширеними видами енергоносіїв.

На даний момент в Україні для отримання енергії найбільше використовуються ТЕС, АЕС і т.д. На цих електростанціях використовується паливо різних видів, з різними технологічними показниками та властивостями. Зараз раціональне використання палива є актуальним питанням, оскільки, бо Україна повністю не забезпечує себе енергоресурсами. Задоволення потреб народного господарства нашої країни у паливі і енергії пов'язано з рядом труднощів, частково з тим, що більшість його необхідно імпортувати з-за кордону за світовими цінами. Тому раціональне ефективне використання палива є одною з основних проблем економіки України.

Одним з найважливіших шляхів економії палива є вибір раціональних типів енергетичних установок і раціональна комплектація їх оптимальним обладнанням, утилізації вторинних енергоресурсів, забезпечення необхідних умов для спалювання важких палив - високов'язких мазутів та ін. Зараз більшість великих підприємств України, які були досить потужними за радянських часів, працюють на застарілому обладнанні і не використовують всю свою потужність. Тобто, попит на продукт їхнього виробництва набагато менший, ніж це було заплановано при його комплектації. Отже, цю проблему також треба враховувати, треба раціонально використовувати всю потужність підприємства.

Дана курсова робота допоможе розглянути основні шляхи економії енергії і палива у різних галузях, порівняти характеристики теплових установок, використовувати термодинамічні залежності для визначення параметрів стану робочого тіла (РТ), визначати технікоекономічні показники ТСУ, виконувати розрахунок необхідної кількості повітря для спалювання палива, кількості продуктів згорання і т.д.

1. Газотурбінна установка закритого типу з регенерацією теплоти

Принципова схема ГТУ закритого типу з регенерацією теплоти показана на рис. 3.1. Особливістю такої установки на відміну від широко поширених ГТУ відкритого типу, є те, що у ній не проходить періодична зміна робочого тіла а продукти згорання палива служать лиш для нагріву безперервно циркулюючого у ГТУ робочого тіла. Така установка відноситься до двигунів зовнішнього згорання.

Вентилятор 1 подає атмосферне повітря у камеру згорання 3, де проходить згорання палива. Продукти згорання з досить високою температурою поступають у підігрівач робочого тіла 4, з якого направляються у підігрівач 2 для підвищення температури атмосферного повітря перед його поступленням у камеру згорання. З підігрівача продукти згорання палива відсмоктуються димососом 9.

Робоче тіло стискається у компресорі 8 і подається для підігріву спочатку у регенератор 6, а потім - у підігрівач 4, звідки воно поступає у турбіну 5, на лопатках якої розміщується, виконуючи роботу. Охолодження РТ після турбіни здійснюється послідовно у регенераторі 6, охолоджувача 7.

Не дивлячись на велику складність у порівнянні з ГТУ відкритого типу ГТУ закритого типу мають ряд переваг. По-перше, продукти згорання палива не проходять через турбіну, а їх дії підлягає тільки теплообмінник 4 (див. рис. 3.1.). Звідси випливає, що діапазон застосування палива у таких установках більш широкий. У них можна спалювати тверде паливо, так як тверді частинки, що містяться у продуктах згорання цих палив, викликають ерозію елементів проточної частини турбіни, що омивається газами з великими швидкостями. У теплообміннику швидкість руху газів менша, відповідно і менша швидкість його ерозії.

По-друге, в установці закритого типу тиск робочого тіла перед компресором може бути значно вище атмосферного. Це дозволяє суттєво зменшити розміри компресора, турбіни і теплообмінника при незмінній потужності установки.

По-третє, спалювання палива у камері згорання ГТУ закритого типу можна організувати таким чином, щоб звести до мінімуму забруднення навколишнього середовища.

1 - вентилятор; 2 - підігрівач повітря; 3 - камера згорання; 4 - підігрівач робочого тіла; 5 - турбіна; 6 - регенератор; 7 - охолоджувач; 8 - компресор; 9 - димосос.

Рисунок 1 - Принципова схема ГТУ закритого типу з регенерацією теплоти.

2. Цикл ГТУ закритого типу з регенерацією теплоти

На рис. 2.1 і 2.2 зображений цикл ГТУ закритого типу з регенерацією теплоти у координатах VP і sT. Адіабатний процес 1-2 відповідає стиску РТ у компресорі. Ізобарний процес 2-6 відповідає підігріву РТ у регенераторі (див. рис.1), а ізобарний процес 6-3 - підводу теплоти до РТ у підігрівачі 4.

Розширення робочого тіла у турбіні зображається адіабатою 3-4. Ізобарний відвід теплоти від РТ здійснюється у регенераторі (процес 4-5) і в охолоджувачі (процес 5-1).

В подальшому РТ у регенераторі, яке направляється з турбіни 5 в охолоджувач 7 і яке має більш високу температуру, будемо іменувати гарячим теплоносієм. РТ, яке поступає у регенератор після компресора 8, будемо іменувати холодним теплоносієм.

2.1 Параметри робочого тіла у характерних точках циклу

Визначимо параметри T, P, у точці 1:

Тиск в точці 1 заданий:

P= 242 кПа = 242·10(Па);

Визначимо абсолютну температуру в точці 1

T= t+ 273, 15 = 60+ 273, 15 = 333, 15(K);

Питомий об'єм визначимо з формули

P= RT;

Газову сталу для даного робочого тіла визначимо з формули

R= ;

Універсальна газова стала для даного робочого тіла

R= 8314 ;

Для даного робочого тіла (СО) молекулярна маса (Додаток А) рівна:

= 46, 01 ;

R= = 180, 70 ;

= ;

= = 0, 249;

Визначимо параметри T, P, у точці 2:

Тиск в точці 2 заданий:

P= 1, 14 Мпа = 1, 14•10Па;

Tвизначимо зі зв'язку між параметрами робочого тіла на початку і у кінці адіабатного процесу стиску РТ:

= ;

В даній формулі коефіцієнт адіабати для даного газу (NO), який є двохатомний рівний:

k =1, 33;

T= ;

T= = 489, 38;

Об'єм визначимо зі зв'язку між параметрами робочого тіла на початку і у кінці адіабатного процесу стиску РТ:

= ;

= 0, 249•= 0, 078 ;

Визначимо параметри T, P, у точці 3:

Тиск в точці 3 заданий:

P= P= Мпа = 1, 14•10Па;

Визначимо абсолютну температуру в точці 3

T= t+ 273, 15 = 1150 + 273, 15 = 1423, 15(K) ;

Об'єм визначимо зі зв'язку між параметрами робочого тіла на початку і у кінці ізобарного процесу:

= ;

= T;

= 1423, 15 • = 0, 227;

Визначимо параметри T, P, у точці 4:

Тиск в точці 4 заданий:

P= P= 242 кПа = 242·10(Па);

Tвизначимо зі зв'язку між параметрами робочого тіла на початку і у кінці адіабатного процесу стиску РТ:

= ;

В даній формулі коефіцієнт адіабати для даного газу (NO), який є двохатомний рівний: k =1, 33;

T= T•;

T= 1423, 15•= 968, 82;

Об'єм визначимо зі зв'язку між параметрами робочого тіла на початку і у кінці адіабатного процесу стиску РТ:

= ;

= ;

= 0, 227•= 0, 728;

Визначимо середню масову ізобарну теплоємність:

?S = C•ln;

?S = Cln= Cln;

Де C- середня масова ізобарна теплоємність РТ, ;

Середня теплоємність у заданому інтервалі температур визначається через істину масову ізобарну теплоємність за формулою.

;

Де - діапазон зміни температури ;

C- істинна теплоємність, яку можна визначити з залежності:

C= a + b+ d,

Де a, b, d, e - коефіцієнти функціональної залежності істинної теплоємності газу від абсолютної температури (Додаток Б)

В загальному вигляді середня молярна ізобарна теплоємність визначається з формули:



Виберемо коефіцієнти функціональної залежності істинної теплоємності газу від абсолютної температури з додатку Б:

а = 42, 16;

b = 3, 39•10=0, 339;

d = -3770·10=-37, 7;

T T= 333, 15 - 1423, 15;

C= Ч

Ч42, 16+

= 45, 106;

Середню масову ізобарну теплоємність визначимо через середню молярну теплоємність:

C= ,

Де молекулярна маса компонентів.

C= ;

C= = 0, 980; 2,9081

?S = C•ln= C•ln= 0, 98*ln= 1, 05;

Після визначення параметрів РТ у вузлових точках циклу будується робоча і теплова діаграми.

3. Побудова діаграм циклу ГТУ

Термодинамічний цикл ГТУ з регенерацією теплоти будуємо у системі координат , P i s, Т.

Масштаби по координатним осям приймаємо з таким розрахунком, щоб довжина і висота знаходилась у діапазоні 90-150 мм.

Після вибору масштабів (вони можуть бути різними для різних осей) необхідно на шкалах нанести рівномірно поділки, потім для робочої діаграми нанести значення питомого об'єму і тиску РТ нанести характерні точки циклу (1, 2, 3, 4).

Для побудови адіабат використовуємо співвідношення (3.3), при цьому необхідно взяти не менше десяти точок в інтервалі і в інтервалі. Результати розрахунку приводимо у табличній формі.

Для визначення координат проміжних точок ізобари у тепловій діаграмі циклу інтервал зміни температури РТ розбиваємо не менше ніж на десять підінтервалів і для кожного з них визначаємо ?S, а потім з урахуванням прийнятого початку підрахунку визначаємо питому ентропію у кінці кожного підінтервалу. У розрахунках сили використовуємо співвідношення:

?S= C•ln;

Де ?S- зміна ентропії РТ у підінтервалі , ;

T- температура РТ на початку підінтервалу, K;

T- температура РТ у кінці підінтервалу, K.

Оскільки при дослідженні термодинамічних процесів важливо знати не абсолютне значення ентропії, а тільки її зміну, то початок її відліку можна вибрати довільним, наприклад, 1 кДж/(кг•К) при мінімальній температурі циклу.

При побудові діаграм термодинамічного циклу не рекомендується розміщувати характерні точки на осях координат. У підрисункових підписах слід виписати координати характерних точок (див. рисунки 3.1, 3.2).

Додатково на тепловій діаграмі зобразити цикл Карно з інтервалом температур (див. рис. 3.2).

Побудова робочої діаграми циклів ГТУ

Візьмемо кількість інтервалів n =10.

Визначимо значення тиску та об'єму робочого тіла в кожній точці даної ділянки.

Визначимо інтервал зміни тиску

?P = = = 89800 = 89, 8•10;

P= P, P+, …, P;

Таблиця 1

P, кПа	242, 0	331, 8	421, 6	511, 4	601, 2	691	780, 8	870, 6	960, 4	1050, 2	1140, 0
1-2, м/кг	0, 249	0, 196	0, 164	0, 142	0, 126	0, 113	0, 103	0, 095	0, 088	0, 0826	0, 078
3-4, м/кг	0, 728	0, 574	0, 4796	0, 415	0, 367	0, 331	0, 302	0, 278	0, 258	0, 242	0, 227

З допомогою таблиці 1 побудуємо робочу діаграму циклу ГТУ.

Рисунок 3.1 Робоча діаграма циклу ГТУ

= 0, 249 м/кг; = 0, 078 м/кг; = 0, 227 м/кг; = 0, 728 м/кг;

P= 242 кПа;P= 1, 14 МПа;Pабсолютний тиск; питомий об'єм.

Побудова теплової діаграми циклів ГТУ

Визначимо значення температури та ентропії робочого тіла в кожній точці даної ділянки.

Температура газу в характерних точках циклу:

T= 333, 15 K; T= 489, 38 K;

T= 1423, 15 K; T= 968, 82 K;

Середня масова ізобарна теплоємність рівна С= 0, 98 ;

Кількість інтервалів n=10;

?T= = = 63, 57 ;

T= T, T+ , …, T;

?T= = = 93, 38 ;

?S= C•ln;

T= T, T+ , …, T ;

Нехай S= S= 1 ;

Таблиця 2

T1-4, K	333, 15	396, 72	460, 29	523, 86	587, 43	651	714, 57	778, 14	841, 71	905, 28	968, 90
S1-4,	1, 00	1, 17	1, 32	1, 45	1, 56	1, 66	1, 75	1, 83	1, 91	1, 98	2, 05
T2-3, K	489, 38	582, 76	676, 14	769, 52	862, 9	956, 28	1049, 66	1143, 04	1236, 42	1329, 8	1423, 25
S2-3,	1, 00	1, 17	1, 32	1, 45	1, 56	1, 66	1, 75	1, 83	1, 91	1, 98	2, 05

З допомогою таблиці 2 побудуємо теплову діаграму циклу ГТУ.

Рисунок 3.2-Теплова діаграма циклу ГТУ

T= 333, 15 K ; T= 489, 38 K ; T= 1423, 15 K ; T= 968, 82 K ; S= S= 1, 0;

S= S= 2, 05 ; Т - абсолютна температура ; S - питома ентропія.

4. Енергетичні і економічні характеристики циклів

4.1 Характеристика циклу ГТУ з регенерацією

Термічний ККД циклу

= 1 ,

Де = , m = ;

= = 4, 71;

m = = 0, 2481;

= 1 4, 71= 0, 32;

Питома теплота, підведена до РТ:

q= C;

q= 0, 98•= 915, 095;

Питома теплота, відведена від РТ:

q= C;

q= 0, 98•= -622, 957;

Питома робота адіабатного стиску РТ

?= C;

?= 0, 669•= -104, 518

де Cмасова теплоємність при сталому об'ємі.

C= C R;

C= 980 180, 7 = 0, 799

Питома робота адіабатного розширення РТ:

?= C(T T);

?= 0, 799•= 363, 010;

Питома робота компресора:

?= C(T T);

?= 0, 98•= -153, 105;

Питома робота турбіни:

?= C(T T);

?= 0, 98•= 445, 243;

Питома робота циклу:

?= ?+ ?;

?= -153, 105 + 445, 243 = 292, 138;

4.2 Характеристики циклу Карно

Термічний ККД:

= 1 ;

= 1 = 0, 7659;

Питома теплота, підведена до РТ:

q= TCln;

2,90826765q= 1423, 15•0, 98•ln= 1394, 687•ln 2, 908 = 1488, 97;

Питома теплота, відведена від РТ

q= TCln;

0,34384731

q=•333, 15•0, 98•ln= 326, 487•ln 0, 344 = -348, 56;

Питома робота циклу

?= q+ q;

?= 1488, 97 + = 1140, 41;

5. Визначення площі теплообміну регенератора ГТУ

5.1 Наявна питома теплота

Наявна питома теплота, яка теоретично може бути передана у регенераторі гарячим теплоносієм холодному, знаходиться з формули:

q= C•(T T) = 0, 98•=469, 85;

де C- теплоємність теплоносія (в даному випадку NO);

T - температура NOу кінці адіабатного розширення;

T - температура NOу кінці адіабатного стиску.

5.2 Величина переданої теплоти у регенераторі

Для здійснення теплообміну між гарячими і холодними теплоносіями у регенераторі необхідна різниця температур. Тому передана теплота у регенераторі qменша від наявної теплоти q. Величина переданої теплоти у регенераторі визначається по формулі:

q= • q,

де - степінь регенерації, = 39%.

q= 39•469, 85 = 183, 24 .

5.3 Площа поверхні теплообміну

Площа поверхні теплообміну регенератора визначається за формулою:

F = •10;

F = •10 = 51, 06

Де G секундна витрата теплоносія, ;

k середнє значення коефіцієнта теплопередачі у регенераторі, ;

?t середня різниця температури у регенераторі, К.

5.4 Термічний ККД циклу ГТУ з регенерацією теплоти

=;

= = 0, 40;

5.5 Середня різниця температури

газотурбінна регенерація теплообмін

Середня різниця температури (температурний перепад) для теплообмінних апаратів з протиточною (рис.3.4, а) і прямоточною схемою руху (рис.3.4, б) теплоносіїв визначається з співвідношень для протитоку:

?t = t t;

для прямотоку:

?t = ; 4,535

Температура гарячого теплоносія на вході в теплообмінник:

t= T 273, 15 ;

t=968, 82 273, 15 =695, 67 K;

Температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника:

t= t ;

t= 695, 67 = 508, 81 K;

Водяний еквівалент теплоносія:

W = G•C;

W = 3, 1•0, 98 = 3, 04

Температура холодного теплоносія на вході втеплообмінник:

t= T 273, 15;

t= 489, 38 273, 15 = 216, 23 (K);

Температура холодного теплоносія на виході з теплообмінника:

t= t+ ;

t= 216, 23 + = 403, 09 (K);

Оскільки за умовою задано теплообмінний апарат з прямоточною схемою руху, то

?t = = 247, 20

5.6 Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти

Параметри стану робочого тіла у точках 5 і 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти визначаються за наступними залежностями:

тиски P= P= P= 242•10Па;

P= P= P=1, 14•10Па;

температури T= t+ 273, 15 = 508, 81 + 273, 15 = 781, 96 (K);

T= t+ 273, 15 = 403, 09 + 273, 15 = 676, 24 (K);

питомі об'єми

= R•= 180, 70•= 0, 58; 2,3472

= R•= 180, 7•= 0, 1072; 1,3818

зміна питомої ентропії

?S= C•ln= 0, 98•ln= 0, 84;

?S= C•ln= 0, 98•ln= 0, 32;

Згідно розрахованих параметрів стану, наносимо точки 5 і 6 на робочу і теплову діаграми.

5.7 Побудова схеми потоків в теплообміннику

За знайденими температурами теплоносіїв будуємо на листі розміру А4 схему потоків в теплообміннику.



Рисунок 5.1 - Схема потоків у теплообмінних апаратах

t= 695, 67 - температура гарячого теплоносія на вході у теплообмінник;

t= 508, 81 - температура гарячого теплоносія на виході з теплообмінника;

t= 216, 23 - температура холодного теплоносія на вході;

t= 403, 09 - температура холодного теплоносія на виході.

6. Паливо і продукти його згоряння

6.1 Нижча теплота згорання газоподібного палива

Нижча теплота згорання газоподібного палива при температурі t = 20°C і тиску р = 101, 3 кПа визначається за формулою

Hu = 100, 5·N+ 334, 1·CH+ 598, 5·CH + 865, 3·CH+

+ 1142, 7·C H+ 1440, 2·CH+ 117, 8·CO + 217, 5·HS

Де Hu - нижча теплота згорання палива, ;

N_, СН, … - об'ємна концентрація відповідно водню, метану і т. д. у паливі, %.

N= 5, 1% ;СН= 81, 8%; CH= 8, 8%; CH= 2, 8%; C H= 0, 9%; CH= 0, 3%; CO= 0, 3%.

Hu = 100, 5·5, 1 + 334, 1·81, 8 + 598, 5·8, 8 + 865, 3·2, 8 + 1142, 7·0, 9 + 1440, 2·0, 3 + 117, 8·0, 3 = 37027, 4

6.2 Стехіометрична витрата сухого повітря

Стехіометрична витрата сухого повітря для згорання 1мі газоподібного палива.

V = (0, 5·CO+ 0, 5·N+ 1, 5·HS + У(n + m/4)·CH- O)/21

Де V- стехіометрична витрата повітря, м;

CO, N, HS, O- об'ємна концентрація у паливі двоокислу вуглецю, азоту, сірководню, кисню, %;

n, m - кількість атомів відповідно вуглецю і водню у хімічному з'єднані СH;

CH- об'ємна концентрація у паливі вуглеводню, що складається з n атомів С і m атомів Н, %.

V = (0, 5·CO+ 0, 5·N+ 1, 5·HS + У(n +)·CH- O)/21 = 0, 5•0, 3 + 0, 5•5, 1 + = 13, 02

6.3 Питомий об'єм складових продуктів згорання

Питомий об'єм складових продуктів згорання 1м газоподібного палива:

діоксид вуглецю = 0, 01·(CO₂ + CO + n CH) = 0, 01= 1, 13

Кисень = 0, 21··V = 0, 21••13, 02 = 0, 41;

азот = 0, 79·б·V + 0, 01·N= 0, 79•1, 15•13, 02 + 0, 01•5, 1 = 11, 88;

водяна пара = ( 0, 5У m CH+ 1, 61бV° + 0, 124•d)/100 =

= =2, 32

Де d - кількість вологи у газоподібному паливі,

Значення d у залежності від температури палива в межах 5 10

6.4 Питомий об'єм продуктів згорання

Питомий об'єм продуктів згорання 1кг рідкого(твердого) палива або 1мі газоподібного палива.

= + + + + = 1, 13 + 2, 32 + 11, 88 + 0, 41 = 15, 74;

7. Енергетичні характеристики ГТУ

7.1 Теоретична потужність ГТУ

N= G•?= 3, 1•292, 138 = 905, 63;

де G - масова витрата РТ, кг/с

7.2 Секундна витрата рідкого (твердого) палива

V= = = 0, 061;

7.3 Секундна витрата повітря для згорання палива

V= V•б•V = 0, 061•1, 15•13, 02 = 0, 913;

7.4 Секундне утворення продуктів згорання палива

V= V•= 0, 061•15, 74 = 0, 96;

8. Вибір обладнання

8.1 Теплообмінники

При виборі типу теплообмінника (ТО) враховуємо такі його характеристики, як можливість досягнення високих швидкостей теплоносіїв, масу і габарити, вартість виготовлення і експлуатації, дію теплоносіїв на поверхню теплообміну, гідравлічний опір.

Кожухотрубчаті ТО використовуються для теплообміну між рідинами, рідинами і газами, коли необхідна велика площа теплообміну F. Основні параметри цих ТО стандартизовані. Для них F = 1, 0...1369 м².

По значенню F вибираємо тип ТО.

За проведеними розрахунками маємо F = 51, 06 м

з таблиці Додаток Д вибираємо кожухотрубний теплообмінник з U подібними трубами ГОСТ 14245-79 з наступними параметрами:

1) Діаметр кожуха D = 450 мм;

2) Умовний тиск теплоносія в трубах P= 1, 14•МПа;

3) Умовний тиск теплоносія в кожусі P= 0, 242 МПа;

4) Температура теплоносія t = 30 ч +450 C;

5) Площа поверхні теплообміну F = 51, 06 м.

8.2 Вентилятори і димососи

Вентилятори і димососи вибираємо за значенням секундної витрати відповідно до значень секундної витрати повітря і продуктів згорання з врахуванням 10-30% запасу по подачі (Додаток З).

Подача для вентилятора рівна :

V = V•3600•1, 3 = 0, 913•3600•1, 3 = 4272, 84

Згідно витраті за годину вибираємо дуттєвий вентилятор ВД-6 з подачею

V = 6, 5 .

Основні характеристики вентилятора

тиск P = 2140 Па;

температура t = 20 C;

частота обертання n = 970 ;

ККД = 67 %.

Подача для димососа рівна

V = V•3600•1, 3 = 0, 96•3600•1, 3 = 4492, 8

Згідно витраті за годину вибираємо димосос Д-8 з подачею V = 10

Основні характеристики димососу

тиск P = 1060 Па;

температура t = 200 C;

частота обертання n = 480 ;

ККД = 61 %.

8.3 Форсунки і пальники

Для спалювання газоподібного палива з повітрям використовують пальники без попереднього змішування палива з повітрям і частковим попереднім змішуванням (V= 0, 2...4 м/с), а також з попереднім змішуванням (V= 0, 1 м/с).

Оскільки секундна витрата палива V= 0, 061, то вибираємо ежекційний пальник з наступними параметрами:

- швидкість газоповітряної суміші на виході із амбразури 12-16 м/с в стабілізаторі;

- область використання для парогенераторів малої потужності;

- тиск газу перед пальником 10-50;

- підігрів повітря підігрів повітря не рекомендується

Висновок

В даному курсовому проекті, після проведених розрахунків щодо вирішення інжерно-технологічних задач та аналізу побудованих діаграм циклу ГТУ, можемо зробити певні висновки.

Основною задачею курсової роботи було навчитися вирішувати складні задачі пов'язані з розрахунком теплосилових установок. Спочатку, при заданих показниках робочого тіла та тиску і температурі в критичних точках, визначили параметри стану робочого тіла у характерних точках циклу, використовуючи термодинамічні залежності в адіабатному процесі; побудували робочу і теплову діаграми ГТУ, звівши розрахунки в таблицю та позначивши характерні точки 5 і 6; охарактеризували цикл ГТУ з регенерацієюпитома робота циклу рівна ?= 292, 138;охарактеризували цикл Карно питома робота циклу рівна ?= -153, 105; визначили наявну питому теплоту q= 469, 85; визначили величину переданої теплоти у регенераторі q= 183, 24; визначили площу поверхні теплообміну F = 51, 06 м; визначили термічний ККд циклу ГТУ з регенерацією теплоти = 0, 40; визначили середню різницю температури ?t = 247, 2К; визначили параметри стану робочого тіла у точках 5, 6 циклу ГТУ з регенерацією теплоти P= P= 242•10Па, P= P=1, 14•10Па, T= 781, 96 К, T= 676, 24 K, = 0, 58 , = 0, 1072 ,

?S= 0, 84 , ?S= 0, 32 ; побудували схему потоків в теплообміннику; визначили нижчу теплоту згорання палива Hu = 37027, 4; визначили стехіометричну витрату сухого повітря V = 13, 02; визначили питомий об'єм складових продуктів згорання = 1, 13, = 11, 88, = 0, 41, = 2, 32; визначили питомий об'єм продуктів згорання = 15, 74; визначили енергетичні характеристики ГТУ N= 905, 63Вт, V= 0, 061, V= 0, 913, V= 0, 96.

Остаточною стадією курсової роботи був вибір обладнання

- вибираємо кожухотрубний теплообмінник з U подібними трубами ГОСТ 14245-79 з наступними параметрами:

1) Діаметр кожуха D = 450 мм;

2) Умовний тиск теплоносія в трубах P= 1, 14•МПа;

3) Умовний тиск теплоносія в кожусі P= 0, 242 МПа;

4) Температура теплоносія t = 30 ч +450 C;

5) Площа поверхні теплообміну F = 51, 06 м.

- вибираємо дуттєвий вентилятор ВД-6 з подачею V = 6, 5 ;

- вибираємо димосос Д-8 з подачею V = 10;

- вибираємо ежекційний пальник з наступними параметрами:

1)швидкість газоповітряної суміші на виході із амбразури 12-16 м/с в стабілізаторі;

2)область використання для парогенераторів малої потужності;

3)тиск газу перед пальником 10-50;

4)підігрів повітря підігрів повітря не рекомендується.

Отже, ряд проведених розрахунків має забезпечити оптимально можливу роботу теплосилової установки, виходячи з параметрів підібраного обладнання.

Список літератури

1.Автомобильные двигатели / Под ред. М.С.Ховаха. - М:Машиностроение, 1977.-591 с.

2. Алексеев Г.Н. Общая теплотехника. - М: Высшая школа, 1980.

3. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М: Высшая школа, 1975.-496 с.

4. Козак Ф.В. Расчеты теплоемкостей и характеристик газовых смесей. - Киев:УМК 160, 1989.-89 С.

5. Теплотехнический справочник / Под ред. В.Н.Юренова и П.Д. Лебедева, Т.” -М: Энергия, 1975.-744 с.

6. Теплотехнический справочник / Под ред. В.Н.Юренова и П.Д. Лебедева, Т.” -М: Энергия, 1976.-720 с.

7. Теплотехника / Под ред. И.Н.Сушкина, -М: Металлургия 1973.-325 с.

8. Оновные процессы и аппараты химической технологии:

Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского, -М: Химия, 1983.-215 с.

9. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребецький А.Р.

Пластинчатые и спиральные теплообменники. -М: Машиностроение, 1973, -370 с.

10. Пластинчатые теплообменники: Каталог. -М: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1974, -242 с.

11. Дымососы и вентиляторы: Каталог, -М: НИИЭИНФОРМЭНЕРГОМАШ, 1980, -251 с.

Размещено на Allbest.ru