Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Топ:
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Дисциплины:
2017-10-16 | 903 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Принцип работы, циклы и схемы газотурбинных установок (ГТУ).
В состав газотурбинной установки (ГТУ) обычно входят камера сгорания, газовая турбина, воздушный компрессор, теплообменные аппараты различного назначения (воздухоохладители, маслоохладители системы смазки, регенеративные теплообменники), и вспомогательные устройства (маслонасосы, элементы водоснабжения и т.д.). Рабочим телом ГТУ служат продукты сгорания топлива, в качестве которого используется природный газ, хорошо очищенные искусственные газы (доменный, коксовый) и специальное газотурбинное жидкое топливо (прошедшее обработку дизельное моторное и соляровое масло).
Также, как и в паровой, в сопловом аппарате и рабочих лопатках проточной части газовой турбины теплота РТ превращается в кинетическую энергию, которая затем преобразуется в механическую на валу вращающегося ротора. Но свойства газа отличаются от свойств водяного пара, поэтому имеется некоторое конструктивное различие между газовыми и паровыми турбинами. В целом же газотурбинные установки (ГТУ) – схемы и оборудование – существенно отличаются от паротурбинных установок (ПТУ): отсутствует парциальный подвод газа, нет регулирующей ступени отборов из промежуточных ступеней, относительно небольшой располагаемый теплоперепад определяет небольшое количество ступеней, разница между лопатками первой и последней ступени у ГТ меньше, чем у ПТ.
ГТУ имеют ряд достоинств по сравнению с ПТУ:
1) более компактны, т.к. топливо сжигается не в громоздком котле, а в небольшой по размерам камере сгорания, расположенной вблизи газовой турбины; кроме того, в ГТУ нет конденсационной установки;
2) обеспечивают быстрый запуск и нагружение;
|
3) проще по конструкции и в обслуживании;
4) менее емки в смысле затраты металлов и других материалов при одинаковой с паровой турбиной мощности;
5) имеют более низкую стоимость;
6) почти не требуют воды для охлаждения;
7) транспортабельны.
ГТУ уступают паротурбинным установкам:
1) по единичной мощности;
2) на современном этапе развития имеют более низкий КПД, КПД ГТУ простого цикла достигает 14—18%;
3) менее долговечны в эксплуатации;
4) более требовательны к сортам топлива: природный газ, светлые виды жидкого топлива – керосин, дизельное топливо и др.
ГТУ применяют в качестве пиковых и резервных мощностей на ТЭС, на транспорте, а также на электростанциях небольшой мощности.
Наибольшее применение в энергетике нашли ГТУ с разомкнутым циклом (рис. 1).
В таких ГТУ воздух забирается компрессором из атмосферы и при большом давлении подается в камеру сгорания, где осуществляется изобарное сжигание жидкого или газообразного топлива. Продукты сгорания органического топлива имеют температуру более 1200 оС. В ГТУ применяются осевые и реже центробежные компрессоры. Осевые компрессоры выполняются многоступенчатыми (число ступеней более 10), так как степень повышения давления в ступени компрессора невысока.
В реальных условиях все процессы в ГТУ являются неравновесными. Неравновесность реальных процессов вызвана потерями работы в газовой турбине и компрессоре, а также потерями давления рабочего тела в тракте ГТУ. Если в первом приближении считать расход рабочего тела одинаковым в любой точке тракта ГТУ, то с учетом названных потерь можно построить реальный цикл в тепловых диаграммах (цикл со сгоранием при p=const рис.2).
Рис.2 Реальный цикл ГТУ в Ts-диаграмме
Описание процессов: 1-2 – действительный процесс сжатия в компрессоре, 2-3 – изобарный подвод теплоты в камере сгорания, 3-4 – действительный процесс расширения продуктов сгорания на лопатках газовой турбины, 4-1 – изобарный отвод теплоты от продуктов сгорания в атмосферу. Точками 2а и 4а отмечено состояние рабочего тела соответственно в конце изоэнтропного сжатия и расширения (идеальные процессы), точкой 0 – параметры окружающей среды. Из-за потерь давления во всасывающем тракте компрессора (линия 0-1) процесс сжатия начинается в точке 1.
|
Таким образом, на сжатие воздуха в реальном цикле затрачивается бОльшая работа, а при расширении газа в газовой турбине получается меньшая работа по сравнению с идеальным циклом, и в результате КПД цикла получается ниже. Внутренние потери в ГТУ оцениваются внутренним КПД:
, | (1) |
где - внутренняя полезная работа ГТУ; - количество теплоты, переданной рабочему телу в камере сгорания, - степень повышения давления в компрессоре; - относительный внутренний КПД газовой турбины; - относительный внутренний КПД компрессора; - тепловой КПД камеры сгорания; , где - коэффициент Пуассона; .
Согласно формуле (1) внутренний КПД равен нулю при двух значениях степени повышения давления в установке:
ü , когда работа газовой турбины и компрессора нет;
ü , когда работа газовой турбины полностью тратится на привод компрессора.
Таким образом, внутренний КПД имеет максимум при вполне определенной, оптимальной степени повышения давления , которая определяется конечной T3 и начальной T1 температурами цикла, потерями в турбине и в компрессоре , принятой схемой ГТУ и другими факторами.
С увеличением непрерывно растет . С термодинамических позиций увеличение T3 как максимальной температуры цикла оправдано для любых схем ГТУ. Однако жаропрочность существующих материалов лопаток и роторов газовых турбин не позволяет иметь очень высокие температуры. Снижение температуры T1 на входе в компрессор влияет на даже в большей степени, чем повышение T3, но температура T1 зависит от климатической обстановки района расположения ГТУ. Поэтому ГТУ экономичнее работает в районах с более низкой среднегодовой температурой воздуха.
КПД простейших ГТУ не превышает 14-18 %, и с целью его повышения ГТУ выполняются с регенеративным подогревом сжатого воздуха отработавшими газами после газовой турбины, а также с несколькими ступенями подвода теплоты и промежуточным охлаждением сжимаемого воздуха, приближая тем самым реальные циклы к циклу Карно. В ГТУ с регенерацией продукты сгорания после газовой турбины имеют более высокую температуру, чем воздух, поступающий в камеру сгорания после сжатия в компрессоре. Это дает возможность усовершенствовать работу установки за счет использования тепла выхлопных газов.
|
|
|
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!