2.3 Приклади

2.3 Приклади

1 Ідеальна газотурбінна установка з ізобарним підведенням тепла працює без регенерації тепла при  b=6. Визначити термічний ККД циклу, параметри в перехідних точках, потужність адіабатного компресора і витрату палива з теплотою згоряння , якщо дано: t1=37oC, t3=850oC, Po=740 тор, потужність ідеальної ГТУ Nt=5000 кВт. Робоче тіло має властивості повітря: k=1,4, ср=1,0 кДж/(кг·К).

Дано: Р1=740 тор; t1=37oC, t3=850oC, Nt=5000 кВт, ,  b =6.

Розв’язання

Температури в перехідних точках циклу:

Т1= t1+273=37+273=310К;  ;

Т3= t3+273=850+273=1123К;  .

Тиск і питомий об’єм в перехідних точках:

36Р1=Ро=740/7,5=98,7 кПа;   ;

Р3=Р2=592 кПа,  Р4=Ро=98,7 кПа;

=0,287·310/98,7=0,902 м3/кг;

=0,287·517/592=0,251 м3/кг;

=0,287·1123/592=0,544 м3/кг;

=0,287·673/98,7=1,96 м3/кг.

Кількість підведеного тепла

Питома робота ідеальної турбіни

.

Отже, корисна робота циклу

,

а також

.

Масова витрата робочого тіла через турбіну із рівняння енергобалансу , звідси

.

Потужність ідеальної турбіни

.

Потужність адіабатного компресора із рівняння енергобалансу установки

.

Термічний ККД циклу

.

Витрата палива

.

Питомі витрати тепла qt і палива вt:

,

.

372 Для умов попереднього прикладу визначити питомі витрати тепла, палива і секундні витрати палива і повітря для газотурбінної установки потужністю  (паливо-гас з теплотою згоряння ), якщо відомі такі дані:

Порівняти питомі витрати палива для реальної і ідеальної установок. Теоретична витрата повітря .

Дано:;; .

Визначити: qe, ве, .

Розв’язання

З виразу для адіабатного ККД компресора  знаходимо температуру повітря після компресора:

.

Питома кількість підведеного тепла

.

Дійсна питома внутрішня робота компресора

Питома внутрішня робота турбіни

.

Питома внутрішня робота ГТУ

Механічний ККД газотурбінної установки

Внутрішній коефіцієнт потужності установки

38Ефективний коефіцієнт потужності ГТУ

Питома витрата тепла

Питома витрата палива

Секундна витрата палива

.

Коефіцієнт надлишку повітря з рівняння енергобалансу камери згоряння

Секундна витрата повітря

Порівняно з ідеальною установкою витрата палива збільшується на

3 Для умов попереднього прикладу визначити температуру газу після турбіни і температуру повітря після регенератора, якщо ввести регенерацію із ступенем s=0,6. Визначити також поверхню регенератора при срг= ср пов=const, а коефіцієнт теплопередачі дорівнює k=92 Вт/(м2·К).

Дано: s=0,6; срг= ср пов=const; k=92 Вт/(м2·К).

Визначити: T4g; T5; F.

Розв’язання

З виразу  знаходимо

Температуру повітря після регенератора визначимо з формули

39звідки

Кількість газу після турбіни

Поверхня регенератора при s=0,6 дорівнює

.