Схема теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя
Разработка схемы теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя. Определение располагаемого объема тепловой энергии газов, коэффициента утилизации теплоты, расходов насыщенного и перегретого пара. Расчет абсолютной и относительной экономии топлива.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.12.2013 |
| Размер файла | 443,5 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Задание
2. Схема теплоутилизационного контура
3. Исходные данные
4. Решение
Список использованной литературы
Введение
В условиях дефицита топливно-энергетических ресурсов и постоянного повышения их стоимости проблема рационального использования энергии является одной из важнейших для Украины, определяющих ее благосостояния, политическую и экономическую независимость. Один из путей решения этой проблемы состоит в повышении экономичности судовых энергетических установок, которые производят все виды энергии, необходимые для нормальной работы судна.
Повышение эффективности топливо сжигания на судах достигается повышением коэффициента полезного действия (КПД) отдельных элементов (тепловых двигателей, вспомогательного оборудования, электрогенераторов, электродвигателей, систем и т.п.), путем улучшения их констукции и применения более совершенных тепловых схем, рационального выбора режимов эксплуатации.
На морском флоте осуществляются широкая программа работ по решению проблемы энергосбережения. Особое внимание уделяется совершенствованию технической эксплуатации судов в аспекте повышения экономичности их энергетической установки, оснащению глубокой утилизации теплоты вторичных энергоресурсов (ВЭР).
Теория дисциплины "Энергосбережение на флоте рыбной промышленности" базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин:термодинамика, электротехника, двигатели внутреннего сгорания и их эксплуатация, судовые паровые котлы и их эксплуатация, судовые турбомашины и их эксплуатация, судовые энергетические машины.
В результате изучения дисциплины студенты должны знать:
государственные законы об энергосбережении;
виды потерь энергии на судах и в промышленности;
способы повышения эксплуатационной эффективности судовых установок, систем и оборудования;
энергосберегающие способы регулирования мощности и производительности судового оборудования;
способы преобразования энергетических потерь в полезную энергию.
Студенты должны уметь:
определять располагаемые объемы вторичных энергоресурсов;
проектировать и эксплуатировать системы, преобразующие вторичные энергоресурсы в полезную энергию;
выбирать энергосберегающие режимы эксплуатации.
1. Задание
Разработать принципиальную схему теплоутилизационного контура газотурбинного двигателя мощностью Nе, работающего на дизельном топливе с коэффициентом избытка воздуха и температурой уходящих газов tryx и имеющего эффективный КПД е. Теплоутилизационный контур вырабатывает насыщенный пар в количестве 10 % от суммарной производительности котла и перегретый пар с параметрами pпе и tпе для утилизационной конденсационной турбины, приводящей в действие электрогенератор. Давление в конденсаторе pк. Определить располагаемый объем тепловой энергии газов, коэффициент утилизации теплоты, расходы насыщенного и перегретого пара, абсолютную и относительную мощность турбины, если ее эффективность КПД Те=0,78. Вычислить абсолютную и относительную экономию топлива.
2. Схема теплоутилизационного контура
1 - главный газотурбинный двигатель;
2 - утилизационный котел;
3 - экономайзер;
4 - испаритель;
5 - пароперегреватель;
6 - сепаратор пара;
7 - паровая турбина;
8 - конденсатор;
9 - конденсационный насос;
10 - теплый ящик;
11 - питательный насос; 12 - циркуляционный насос.
3. Исходные данные
Мощность ГТД - Ne=4000 кВт;
Температура уходящих газов - =380 0С;
Коэффициент избытка воздуха - б=5,6;
Давление перегретого пара =1 МПа;
Температура перегретого пара - =270 0С;
Давление в конденсаторе - =0,006 МПа;
Эффективный КПД - =36 %
4. Решение
1. Расход газа на выходе из ГТД:
кг/с;
где кДж/кг - низшая теплота сгорания дизельного топлива;
количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг топлива (СГ = 86,3%, НГ = 13,3%, SГ = 0,3%, (NГ + ОГ) = 0,1%).
2. Энтальпия циркулирующей воды:
кДж/кг;
где К = 3 - кратность циркуляции;
кДж/кг - энтальпия кипящей в котле воды (выбираем по таблице 2); кДж/кг - энтальпия питательной воды.
Для определения энтальпии питательной воды рассмотрим тепловой баланс теплого ящика:
1 - поток конденсата из конденсатора;
2 - утечки;
3 - количество пара, которое было использовано на общесудовые нужды и вернулось в виде конденсата.
4 - поток выходящий из теплого ящика.
кДж/кг;
где кДж/кг - энтальпия конденсата;
кДж/кг - энтальпия воды (выбирается из таблицы 2 по значению давления в конденсаторе);
кДж/кг - энтальпия утечек;
кДж/кг - энтальпия воды общесудовых потребителей;
- энтальпия воды (выбирается из таблицы 2 по значению давления 0,1 МПа);
3. Температура циркуляционной воды:
0С;
4. Температура газа на выходе из утилизационного котла:
0С;
Температура точки росы:
0С;
0C - определяем по i - d диаграмме.
Температура газа на выходе из утилизационного котла удовлетворяет условиям: tГ > tЦ и tГ > tР.
5. Теплоемкость газа на входе в утилизационный котел:
кДж/кг 0С;
где кДж/кг 0С - теплоемкость воздуха;
кДж/кг 0С - теплоемкость газа.
6. Теплоемкость газа на выходе из утилизационного котла:
кДж/кг 0С;
где кДж/кг 0С - теплоемкость воздуха;
кДж/кг 0С - теплоемкость газа.
7. Количество теплоты, отбираемое у газов утилизационного котла:
кДж/с;
8. Количество теплоты, полезно используемое в утилизационном котле:
кДж/с;
где - КПД утилизационного котла. Принимаем .
9. Располагаемое количество теплоты уходящих газов:
кДж/с;
где кДж/кг 0С;
кДж/кг 0С - теплоемкость воздуха;
кДж/кг 0С - теплоемкость газа. t0 = 15 0С - температура окружающей среды;
10. Коэффициент утилизации теплоты:
11. Энтальпия пара в утилизационном котле:
кДж/кг - выбирается из таблицы по значению давления в котле.
12. Энтальпия перегретого пара:
кДж/кг - выбирается по i - s диаграмме для РПЕ и tПЕ.
13. Производительность утилизационного котла:
Для определения производительности составляем уравнение теплового баланса утилизационного котла совместно с сепаратором:
кг/с
14. Построение процесса расширения пара в утилизационной турбине:
газотурбинный двигатель энергия экономия
15. Располагаемая работа утилизационной турбины:
кДж/кг
16. Мощность утилизационной турбины:
Абсолютная:
кВт.
Относительная:
17. Экономия топлива:
Абсолютная:
кг/с
Относительная:
где кг/с - расход топлива на ГТД.
Таблица 2 Сухой насыщенный пар и вода на кривой насыщения (по давлениям)
|
P, МПа |
ts,°С |
v', м3/кг |
v", м3/кг |
i', кДж/кг |
i", кДж/кг |
r,кДж/кг |
S', кДж/(кг.К) |
S, кДж/(кг.К) |
|
|
0,0010 |
6,936 |
0,0010001 |
130,04 |
29,18 |
2513,4 |
2484,2 |
0,1053 |
8,9749 |
|
|
0,0015 |
13,001 |
0,0010007 |
88,38 |
54,61 |
2524,7 |
2471,9 |
0,1952 |
8,8268 |
|
|
0,0020 |
17,486 |
0,0010014 |
67,24 |
73,40 |
2533,1 |
2459,7 |
0,2603 |
8,7227 |
|
|
0,0025 |
21,071 |
0,0010021 |
54,42 |
88,36 |
2539,5 |
2451,1 |
0,3119 |
8,6424 |
|
|
0,0030 |
24,078 |
0,0010028 |
45,77 |
100,93 |
2545,3 |
2444,4 |
0,3547 |
8,5784 |
|
|
0,0035 |
26,674 |
0,0010035 |
39,56 |
111,81 |
2549,9 |
2438,4 |
0,3912 |
8,5222 |
|
|
0,0040 |
28,95 |
0,0010042 |
34,93 |
121,33 |
2553,7 |
2432,3 |
0,4225 |
8,4737 |
|
|
0,005 |
32,89 |
0,0010054 |
28,24 |
137,79 |
2560,9 |
2423,1 |
0,4764 |
8,3943 |
|
|
0,010 |
45,82 |
0,0010102 |
14,70 |
191,84 |
2583,9 |
2392,1 |
0,6496 |
8,1494 |
|
|
0,020 |
60,08 |
0,0010171 |
7,652 |
251,48 |
2609,2 |
2357,7 |
0,8324 |
7,9075 |
|
|
0,025 |
64,99 |
0.0010198 |
6,201 |
272,03 |
2617,6 |
2345,5 |
0,8934 |
7,8300 |
|
|
0,030 |
69,12 |
0,0010223 |
5,232 |
289,30 |
2624,6 |
2335,3 |
0,9441 |
7,7673 |
|
|
0,040 |
75,87 |
0,0010264 |
3,999 |
317,62 |
2636,3 |
2318,7 |
1,0261 |
7,6710 |
|
|
0,050 |
81,33 |
0,0010299 |
3,243 |
340,53 |
2645,2 |
2304,7 |
1,0912 |
7,5923 |
|
|
0,10 |
99,62 |
0,0010432 |
1,696 |
417,47 |
2674,9 |
2257,5 |
1,3026 |
7,3579 |
|
|
0,20 |
120,23 |
0,0010606 |
0,8860 |
504,74 |
2706,8 |
2202,0 |
1,5306 |
7,1279 |
|
|
0,30 |
133,54 |
0,0010733 |
0,6055 |
561,7 |
2725,5 |
2163,8 |
1,6716 |
6,9922 |
|
|
0,50 |
151,84 |
0,0010927 |
0,3749 |
640,1 |
2748,8 |
2108,7 |
1,8605 |
6,8221 |
|
|
0,60 |
158,84 |
0,0011009 |
0,3156 |
670,6 |
2756,9 |
2086,3 |
1,9311 |
6,7609 |
|
|
0,70 |
164,96 |
0,0011081 |
0,2728 |
697,2 |
2763,7 |
2067,2 |
1,9923 |
6,7090 |
|
|
0,80 |
170,41 |
0,0011149 |
0,2403 |
720,9 |
2769,0 |
2048,1 |
2,0461 |
6,6630 |
|
|
0,90 |
175,36 |
0,0011213 |
0,2149 |
742,7 |
2773,7 |
2031,7 |
2,0945 |
6,6223 |
|
|
1,0 |
179,88 |
0,0011273 |
0,1945 |
762,4 |
2777,8 |
2015,3 |
2,1383 |
6,5867 |
|
|
1,5 |
198,28 |
0,0011538 |
0,1317 |
844,5 |
2791,8 |
1947,5 |
2,3148 |
6,4458 |
|
|
2,0 |
212,37 |
0,0011768 |
0,09961 |
908,6 |
2799,2 |
1890,7 |
2,4471 |
6,3411 |
|
|
3,0 |
233,83 |
0,0012164 |
0,06663 |
1008,4 |
2803,1 |
1794,7 |
2,6455 |
6,1859 |
|
|
4,0 |
250,33 |
0,0012520 |
0,04977 |
1087,5 |
2800,6 |
1713,2 |
2,7965 |
6,0689 |
|
|
5,0 |
263,91 |
0,0012858 |
0,03943 |
1154,2 |
2793,9 |
1639,6 |
2,9210 |
5,9739 |
|
|
6,0 |
275,56 |
0,0013185 |
0,3243 |
1213,9 |
2784,4 |
1570,5 |
3,0276 |
5,8894 |
|
|
7,0 |
285,80 |
0,0013510 |
0,02738 |
1267,6 |
2772,3 |
1504,7 |
3,1221 |
5,8143 |
|
|
8,0 |
294,98 |
0,0013838 |
0,02352 |
1317,3 |
2758,6 |
1441,2 |
3,2079 |
5,7448 |
|
|
9,0 |
303,31 |
0,0014174 |
0,02049 |
1363,9 |
2742,6 |
1378,8 |
3,2866 |
5,6783 |
|
|
10,0 |
310,96 |
0,0014522 |
0,01803 |
1407,9 |
2724,8 |
1316,9 |
3,3601 |
5,6147 |
|
|
12,0 |
324,64 |
0,001527 |
0,01426 |
1491,1 |
2684,6 |
1193,5 |
3,4966 |
5,4930 |
|
|
14,0 |
336,63 |
0,001611 |
0,01149 |
1570,8 |
2637,9 |
1067,0 |
3,6233 |
5,3731 |
|
|
16,0 |
347,32 |
0,001710 |
0,009319 |
1649,6 |
2581,7 |
932,1 |
3,7456 |
5,2478 |
|
|
18,0 |
356,96 |
0,001839 |
0,007505 |
1732,2 |
2510,6 |
778,4 |
3,8708 |
5,1054 |
|
|
20,0 |
365,72 |
0,00203 |
0,00586 |
1826,8 |
2410,3 |
583,4 |
4,0147 |
4,9280 |
|
|
22,0 |
373,71 |
0,00269 |
0,00378 |
2009,7 |
2195,6 |
152,0 |
4,2943 |
4,5815 |
Список использованной литературы
Комплексная программа энергосбережения в Автономной республике Крым до 2010г.- Симферополь: Таврия, 1998г.
Промышленность Украины: путь к энергетической эффективности. К.: Центр ЕС, 1995г.
Гольстрем В.А., Кузнецов Ю.Л. Справочник по экономии топливо-энергетических ресурсов.К.: Техника, 1985г.
Беляев И.Г. Эксплуатация судовых утилизационных установок. - 2-е издание перераб. и доп.- М.: Транспорт 1987г.
Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые дизельные установки. Справочник. - Л.: Судостроение, 1986г.
Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника.- М.:Энергоатомсудат, 1983.
Бабаев А.М., Ягодкин В.Я. Автоматизированные электроприводы.- М.: Транспорт, 1986г.
Мезенцев А.П. Эффективность применения утилизаторов теплоты в огнетехнических агрегатах.- Л.: Недра, 1987г. (Серия " Экономия топлива и электроэнергии").
Интегрирование технологии и энергосбережение. Поквартальный научно-практический журнал.- Харьков.: ХДПУ.-2000г. №2 104с.
Баранов А.П. "Судовые автоматизированные электро-энергетические системы". М; Транспорт; 1988г.
11. Промышленность Украины: путь к энергетической эффективности; энергетический центр Украины; Киев, 1995г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Устройство и принцип работы теплового газотурбинного двигателя, его схема, основные показатели во всех основных точках цикла. Способ превращения теплоты в работу. Определение термического коэффициента полезного действия через характеристики цикла.
курсовая работа [232,8 K], добавлен 17.01.2011Расчёт оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя. Изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в процессах цикла, параметров состояния рабочего тела в промежуточных точках процессов сжатия и расширения.
курсовая работа [278,4 K], добавлен 19.04.2015Расчет показателей работы газотурбинного двигателя. Проверка напряженного состояния рабочей лопатки последней ступени. Распределение параметров по ступеням компрессора, степени повышения давления, входной закрутки потока на входе в рабочее колесо.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2015Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012Способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара в котле. Выбор вида сжигаемого топлива; определение режима работы котла. Разработка функциональной схемы подсоединения паропровода перегретого пара к потребителю (турбине).
практическая работа [416,1 K], добавлен 07.02.2014Расчет потребности в тепловой и электрической энергии предприятия (цеха) на технологический процесс, определение расходов пара, условного и натурального топлива. Выявление экономии энергетических затрат при использовании вторичных тепловых энергоресурсов.
контрольная работа [294,7 K], добавлен 01.04.2011Паровой котел КЕ-25-14С с естественной циркуляцией, со слоевыми механическими топками, его предназначение для выработки насыщенного или перегретого пара. Характеристика котлоагрегата, расчет топлива. Предварительный и окончательный тепловой баланс.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 05.08.2012Построение принципиальной, функциональной и структурной схем. Определение устойчивости системы по критериям Гурвица и Михайлова. Построение переходного процесса передачи тепловой энергии. Фазовый портрет нелинейной системы автоматического регулирования.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.11.2012Конструкция теплообменного аппарата водно-воздушного теплообменника. Использование аппарата в системе охлаждения контура охлаждающей воды системы аварийного охлаждения контура охлаждающей воды теплового двигателя. Выбор моделей вентиляторов и насосов.
курсовая работа [177,5 K], добавлен 15.12.2013Определение параметров рабочего тела. Процессы впуска и сжатия, сгорания, расширения и выпуска; расчет их основных параметров. Показатели работы цикла. Тепловой баланс двигателя, его индикаторная мощность. Литраж двигателя и часовой расход топлива.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2012
