Расчет режимных характеристик и рабочей линии ГТУ ГТН-25
Расчёт газовой турбины на переменные режимы (на основе расчёта проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы газовой турбины). Методика расчёта переменных режимов. Количественный способ регулирования мощности турбины.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.11.2014 |
| Размер файла | 453,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»
Кафедра «Тепловые двигатели»
«Расчет режимных характеристик и рабочей линии ГТУ ГТН-25»
Курсовая работа
по дисциплине: «Режимы работы и эксплуатации энергетических машин»
Документы текстовые
ГТ.14. 108. РР.ПЗ
Всего листов 13
Руководитель:
______________Шкодин В.М.
«__»__________________2014 г.
Студент группы 10-Т
________________Инкина О.В. «__»__________________2014 г.
Брянск 2014
Аннотация
В данной курсовой работе произведён расчёт режимных характеристик и рабочей линии газотурбинной установки ГТН-25 на переменных режимах работы.
Содержание
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ДВУХВАЛЬНОЙ ГТУ КОНТАКТНОГО ТИПА И ТУРБИНЫ НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ
3. РАСЧЁТ РЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХВАЛЬНОЙ ГТУ
2.1 МЕТОДИКА РАСЧЁТА ПЕРЕМЕННЫХ РЕЖИМОВ
2.2 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Введение
В данной курсовой работе произведён расчёт газовой турбины на переменные режимы, на основе расчёта проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы газовой турбины. Из общей формулы мощности ГТУ Nе = GHе видно, что изменение мощности может быть достигнуто путём регулирования расхода газа G и полезной работы Hе. В зависимости от одного из трёх способов регулирования ГТУ изменение мощности достигается:
1. В основном за счёт изменения начальной температуры газа перед ГТ (путём изменения подачи топлива в КС), а следовательно и Не при n = const и других слабоизменяющихся параметрах: G и р. Это регулирование первого рода или качественное. При этом КПД установки претерпевает наиболее значительное изменение.
2. Путём одновременного изменения, как расхода газа, так и полезной работы. Это регулирование второго рода или смешанное. При этом КПД установки изменяется в меньшей степени, чем при регулировании первого рода.
3. Изменение расхода рабочего тела при неизменных значениях степени повышения давления и температур в характерных точках цикла. Это регулирование третьего рода или количественное. Удельная работа и КПД при этом меняются незначительно или остаются практически неизменными.
Количественный способ регулирования мощности может быть осуществлён только в замкнутых ГТУ путём пропорционального изменения давления во всех точках схемы ГТУ. В ГТУ открытого типа невозможно осуществить пропорциональное изменение давлений во всей схеме, так как нижний уровень давления (атмосферное давление) вообще не может быть изменён произвольно. Поэтому в ГТУ открытого типа при регулировании мощности отношение давлений (р и рт) и температура Т1 непрерывно меняются. Удельная эффективная работа Не и КПД зe обычно снижаются вместе с понижением нагрузки (в большей или меньшей степени в зависимости от схемы ГТУ). Поэтому в ГТУ открытого типа осуществляется регулирование первого (качественное) или второго рода (смешанное, или качественно-количественное).
Изменение экономичности ГТУ при частичных нагрузках, очевидно, зависит от того, насколько способ регулирования приближается к количественному. При первом способе регулирования происходит резкое изменение Не при маломеняющемся расходе G и в этом случае следует ожидать значительного снижения КПД ГТУ при частичных нагрузках (для одновальных ГТУ с генераторной нагрузкой). Если регулирование мощности достигается при существенном уменьшении расхода, то величина Не меняется в меньшей степени, благодаря чему экономичность ГТУ на частичных нагрузках будет более высокой, чем в первом случае (для двухвальных ГТУ с выделенным компрессором).
Из сказанного следует предположение: чем значительнее меняется расход газа при регулировании мощности ГТУ тем более устойчивым должен быть КПД установки.
1 - воздухоочистительное устройство; 2 - турбодетандер; 3 - зубчатая передача; 4 - осевой компрессор; 5 - камера сгорания; 6 - турбина высокого давления; 7 - турбина низкого давления; 8 - котел утилизатор; 9 - потребитель; 10 - химическая водоочистка; ПН - питательный насос; ТП - тепловой потребитель; РПВ - регенеративный подогрев воды.
газовый турбина мощность регулирование
2. Исходные данные для двухвальной ГТУ контактного типа и турбины на номинальном режиме
Эффективная мощность Ne = 25 МВт.
Начальная температура газа Т1* = 1383 К.
Температура воздуха перед компрессором Т3 = 288 К.
Степень повышения давления в компрессоре р = 13,2.
Степень расширения газа в турбине рт = 12,54.
Коэффициент избытка воздуха в КС б = 1,58.
К.п.д. компрессора на расчётном режиме зКО = 0,86.
К.п.д. турбины на номинальном режиме зТО = 0,87.
Номинальный режим характеризуется следующими величинами:
Коэффициенты сопротивления:
общий н = 1,06;
между компрессором и турбиной н1 = 1,02;
на выходе из турбины н2 = 1,04.
Соответственно относительные потери давления:
ж = н - 1 = 1,06 - 1 = 0,06;
ж1 = н1 - 1 = 1,02 - 1 = 0,02;
ж2 = н2 - 1 = 1,04 - 1 = 0,04.
Теплоёмкость воздуха (средняя для процесса сжатия):
срв = 1,023 кДж/кг;
kВ = 1,388; mВ = 0,280.
Теплоёмкость газа (средняя для процесса расширения):
= 1,258 кДж/кг;
kГ = 1,300; mГ = 0,231.
Механические к.п.д. турбины и компрессора: зМТ = зМК = 0,98.
К.п.д. КС: зКС = 0,99; = 0,09; = 1,09.
Удельная работа компрессора:
НК = 375,81 кДж/кг
Удельная работа турбины:
НТ = 675,5 кДж/кг
Удельная эффективная работа ГТУ:
= 442,0 кДж/кг.
Температура воздуха за компрессором:
= 642,8 К.
Подведенное тепло:
Расчёт режимных характеристик двухвальной ГТУ
2.1 Методика расчёта переменных режимов
Уточнённый расход газа через турбину:
= 25000/442,0·0,97 =54,86 кг/с.
Эффективный к.п.д. ГТУ:
зe =НeОХЛ/ q1=442,0/1042,4=0,424= 42,4%
Наличие баланса мощностей турбокомпрессорного вала (ТВД) приводит к тому, что характеристика турбокомпрессора (режимная линия) является однопараметрической и изображается на диаграмме компрессора одной кривой (рис. 1).
Отношение давлений ТВД рТ1 определяются по значениям рТ формулой:
где
Температурный коэффициент для ТВД находится из баланса мощности турбокомпрессорного вала:
где Т1* для ТВД и турбины в целом одна и та же.
Для ТНД соответственно будет где температура перед ТНД
К.п.д. турбин высокого и низкого давления определяются по значениям
и
Относительный приведенный расход находится по характеристике компрессора или из выражения:
Теоретическая приведенная безразмерная мощность определяется выражением:
и полезная
Рис. 1. Универсальная характеристика осевого компрессора ГТН-25
Удельный относительный расход тепла определяется из выражения:
Тогда к.п.д. ГТУ и , где n2 - частота вращения вала ТНД; - принимается.
2.2 Результаты расчётов
Весь расчёт сведён в таблицу 1, из которой ясна принятая последовательность расчётов. По полученным значениям параметров на построены режимные характеристики двухвальной ГТУ (рис. 2 - 4):
.
Таблица 1
Расчёт режимных характеристик двухвальной ГТУ
|
Параметр |
Расчётная формула |
|||||||
|
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13,2 |
|||
|
- из расч. ГТ |
0,973 |
0,967 |
0,960 |
0,954 |
0,947 |
0,940 |
||
|
по характеристике ОК |
0,82 |
0,83 |
0,85 |
0,87 |
0,87 |
0,86 |
||
|
0,905 |
0,931 |
0,950 |
0,968 |
0,976 |
1,000 |
|||
|
0,86 |
0,866 |
0,868 |
0,869 |
0,8695 |
0,87 |
|||
|
По характеристике ОК |
3,8 |
4,0 |
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,80 |
||
|
- из расч. ГТ |
0,791 |
0,833 |
0,875 |
0,916 |
0,958 |
1,000 |
||
|
7,785 |
8,700 |
9,604 |
10,489 |
11,367 |
12,408 |
|||
|
3,069 |
3,113 |
3,146 |
3,172 |
3,191 |
3,210 |
|||
|
0,828 |
0,860 |
0,892 |
0,914 |
0,956 |
1,014 |
|||
|
876,0 |
919,5 |
963,5 |
1007,8 |
1052,3 |
1097,2 |
|||
|
0,798 |
0,838 |
0,878 |
0,918 |
0,959 |
1,000 |
|||
|
2,536 |
2,794 |
3,052 |
3,307 |
3,562 |
3,866 |
|||
|
(или по характеристике ОК) |
0,670 |
0,7450 |
0,8125 |
0,8800 |
0,9375 |
1,000 |
||
|
0,404 |
0,505 |
0,614 |
0,729 |
0,850 |
1,000 |
|||
|
0,894 |
0,915 |
0,937 |
0,958 |
0,979 |
1,000 |
|||
|
0,86 |
0,864 |
0,867 |
0,8685 |
0,8696 |
0,87 |
|||
|
0,989 |
0,9929 |
0,9960 |
0,9983 |
0,9996 |
1,000 |
|||
|
0,399 |
0,502 |
0,612 |
0,728 |
0,850 |
1,000 |
|||
|
при |
0,791 |
0,833 |
0,875 |
0,916 |
0,958 |
1,000 |
||
|
0,501 |
0,591 |
0,686 |
0,789 |
0,890 |
1,000 |
|||
|
0,797 |
0,849 |
0,892 |
0,922 |
0,955 |
1,000 |
|||
|
0,736 |
0,7946 |
0,8489 |
0,8995 |
0,9472 |
1,000 |
|||
|
0,606 |
0,682 |
0,758 |
0,833 |
0,909 |
1,000 |
Рис. 2. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 3. Режимные характеристики двухвальной ГТУ
Рис. 4. Универсальная характеристика двухвальной ГТУ
Заключение
Сопоставляя результаты расчёта двухвальной ГТУ по таблице 1 и рисункам 2 - 4, можно отметить следующее:
Для двухвальной ГТУ контактного типа диапазон режимов работы ограничен, уверенно можно работать свыше рк =8, при уменьшении значения необходимо принять конструктивные меры. Зависимости ф = f(Nе) и з = f(Nе) для двухвальной ГТУ более пологие, что свидетельствует о большей пригодности двухвальных ГТУ для работы на переменных режима.
Список используемой литературы
1. Костюк А.Г., Шерстюк А.Н. Газотурбинные установки: учеб. пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1979.- 254 с.
2. Кузьмичёв Р.В. Расчёт и проектирование газотурбинных установок газоперекачивающих станций: учеб. пособие.- Брянск: БИТМ, 1988.-88с.
3. Кузьмичёв Р.В. Расчёт тепловых схем и переменных режимов работы газотурбинных установок: учеб. пособие.- Брянск: БГТУ, 1997.-80 с.
4. Газотурбинные установки. Конструкции и расчет: Справочное пособие/ Под общ. ред. Л. В. Арсеньева и В. Г. Тырышкина. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. -232 с., ил.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчёт переменных режимов газовой турбины на основе проекта проточной части и основных характеристик на номинальном режиме работы турбины. Принципиальная тепловая схема ГТУ с регенерацией. Методика расчёта переменных режимов, построение графиков.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 06.06.2013Тепловая схема энергоблока, алгоритм расчета регулирующей ступени турбины К-2000-300; Сводная таблица теплового расчета турбины; расход пара на подогреватели. Расчет на прочность; переменные режимы работы турбины, коэффициент потерь энергии в решетке.
курсовая работа [574,5 K], добавлен 13.03.2012Предварительный расчет параметров компрессора и турбины газогенератора. Показатель политропы сжатия в компрессоре. Детальный расчет турбины одновального газогенератора. Эскиз проточной части турбины. Поступенчатый расчет турбины по среднему диаметру.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.05.2012Проектирование 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 02.08.2015Изучение конструкции турбины К-500-240 и тепловой расчет турбоустановки электростанции. Выбор числа ступеней цилиндра турбины и разбивка перепадов энтальпии пара по её ступеням. Определение мощности турбины и расчет рабочей лопатки на изгиб и растяжение.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 17.10.2014Значение тепловых электростанций. Определение расходов пара ступеней турбины, располагаемых теплоперепадов и параметров работы турбины. Расчет регулируемой и нерегулируемой ступеней и их теплоперепадов, действительной электрической мощности турбины.
курсовая работа [515,7 K], добавлен 14.08.2012Оценка расширения пара в проточной части турбины, расчет энтальпий пара в регенеративных отборах и значений теплоперепадов в каждом отсеке паровой турбины. Оценка расхода питательной воды, суммарной расчетной электрической нагрузки, вырабатываемой ею.
задача [103,5 K], добавлен 16.10.2013Состав комплектующего оборудования турбоустановки. Мощности отсеков турбины. Предварительное построение теплового процесса турбины в h,s-диаграмме и оценка расхода пара. Тепловой расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки.
курсовая работа [375,7 K], добавлен 11.04.2012Краткая характеристика общего конструктивного оформления спроектированной турбины, ее тепловой схемы и основных показателей. Выбор дополнительных данных для расчета турбины. Тепловой расчет нерегулируемых ступеней. Механические расчеты элементов турбины.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 01.12.2014Расчет принципиальной тепловой схемы, построение процесса расширения пара в отсеках турбины. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды. Определение расхода конденсата, работы турбины и насосов. Суммарные потери на лопатку и внутренний КПД.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.03.2012
