Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...

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:

Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...

Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...

Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Преподаватели: Вульфов Е. Э.

2018-01-14

299

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Пояснительная записка

Преподаватели: Вульфов Е. Э.

Марковский В. М.

Студент: Костюк А. А.

Группа: ЭН-350015

Екатеринбург, 2017

Содержание

Введение..................................................................................................... 3

1. Вариантные расчеты простого цикла ГТУ........................................... 4

2. Вариантные расчеты регенеративного цикла ГТУ.............................. 8

3. Уточненный расчет тепловой схемы ГТУ............................................. 13

Выводы по расчету схемы ГТУ................................................................ 20

4. Разработка и описание принципиальной тепловой схемы ПТУ.......... 22

5. Расчет и построение h,S-диаграммы процесса расширения пара в проточной части турбины...................................................................................................... 24

6. Определение параметров пара и воды в характерных точках ПТС... 28

7. Определение расходов пара и воды в относительных величинах (долевом выражении)................................................................................................ 35

8. Определение абсолютных расходов пара и воды................................ 38

9. Расчет показателей экономической эффективности паротурбинной установки 40

Выводы по расчету схемы ПТУ................................................................ 42

Список использованной литературы........................................................ 43

Приложение 1............................................................................................ 44

Приложение 2............................................................................................ 45

Введение

В газовой промышленности для привода центробежных нагнетателей природного газа получили большое распространение стационарные ГТУ со свободной силовой турбиной, выполняемые по простому или регенеративному открытому циклу, и транспортные газотурбинные двигатели (ГТД) простого открытого цикла. Принципиальные схемы таких ГТУ представлены на рисунках 1.1 и 2.1.

Основной задачей начального этапа расчета является определение оптимального соотношения давлений в цикле πк0, обеспечивающего либо максимальную экономичность ГТУ, либо минимальный расход воздуха, то есть минимальные габаритные размеры и стоимость ГТУ.

После выбора πк0 производят уточненный расчет номинального режима работы, учитывая истинные значения теплоемкости, и определяют расход рабочего тела, исходя из заданной мощности. При дальнейшем проектировании выбирают частоту вращения турбомашин.

Важным этапом проектирования паротурбинной установки является разработка и расчёт принципиальной тепловой схемы. Целью расчёта является определение технических характеристик ПТУ и входящего в него оборудования: расходов и параметров пара и воды в характерных точках схемы, обеспечивающих заданную величину мощности электрического генератора, приводимого проектируемой турбиной, а также показателей экономичности установки (КПД, удельные расходы теплоты и топлива).

В данной работе рассчитывается ПТС конденсационной ПТУ для тепловой электростанции. Упрощение схемы заключается в сокращении по уравнению с реальными современными турбинами числа ступеней регенеративного подогрева питательной воды (РППВ). Из ПТС исключены схемы протечек пара через концевые уплотнения цилиндров. Не включены в рассчитываемую схему расширители дренажей, испарители, бойлеры (теплофикационные теплообменники), деаэратор добавочной воды и ряд других элементов.

Вариантные расчеты простого цикла ГТУ

Рисунок 1.1. Принципиальная схема однокомпрессорной двухвальной ГТУ простого цикла; К – компрессор, ТВД, ТНД – турбина высокого, низкого давления, ССТ – свободная силовая турбина; Н - нагрузка; КС – камера сгорания

Тепловой расчет схемы двухвальной ГТУ простого открытого цикла с целью выбора π_ко:

1) Задаемся степенью повышения давления в компрессоре π_к=3. Расчет ведем по Т_Г=1100К.

2) Комплекс работы сжатия компрессором:

3) Удельная работа сжатия компрессора:

4) Температура воздуха за компрессором:

5) Суммарная степень расширения в турбинах:

6) Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД):

7) Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора:

8) Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД):

9) Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине:

10) Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД):

11) Удельная эффективная работа:

12) Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД):

13) Количество теплоты воздуха, поступающего в КС:

14) Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС:

15) Эффективный КПД:

Дальнейшие расчеты аналогичны, и сведены в таблицу 1.1. при Т_Г1=1100К, и таблицу 1.2., при Т_Г2=1250К.

Результаты расчетов представлены на рисунке 1.2.

№ п/п

Величина

Обозначение

Расчетная формула

Размерность

Варианты

Примечание

Степень повышения давления в компрессоре

Задаем

Комплекс работы сжатия компрессором

0,369

0,584

0,667

0,744

0,811

0,931

0,984

K=1,4

Таблица 1.1.

Удельная работа сжатия компрессора

кДж/кг

126,1

199,6

228,0

254,3

277,2

318,2

336,3

Температура воздуха за компрессором

415,9

488,6

516,7

542,8

565,5

606,0

624,0

Суммарная степень расширения в турбинах

2,85

4,75

5,7

6,65

7,6

9,5

10,45

Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД)

кДж/кг

137,1

216,6

247,9

301,4

365,7

Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора

980,8

911,7

884,4

860,0

837,9

799,1

782,0

Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД)

1,70

2,39

2,76

3,15

3,57

4,48

4,98

K=1,33

Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине

1,68

1,99

2,07

2,11

2,13

2,12

2,10

Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД)

кДж/кг

119,9

144,8

147,8

147,2

145,1

137,6

133,1

Удельная эффективная работа

кДж/кг

114,0

137,6

140,5

139,9

137,9

130,8

126,5

Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД)

881,7

792,0

762,2

738,3

718,0

685,4

672,0

Количество теплоты воздуха, поступающего в КС

кДж/кг

405,7

476,6

504,0

529,5

551,6

591,1

608,7

Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС

кДж/кг

760,5

689,6

662,2

636,7

614,6

575,1

557,5

Эффективный КПД

0,15

0,200

0,212

0,220

0,224

0,227

0,226

№ п/п

Величина

Обозначение

Расчетная формула

Размерность

Варианты

Примечание

Степень повышения давления в компрессоре

Задаем

Таблица 1.2.

Комплекс работы сжатия компрессором

0,584

0,811

0,873

0,931

1,034

1,081

1,126

K= 1,4

Удельная работа сжатия компрессора

кДж/кг

199,6

277,2

298,4

318,2

353,4

369,4

384,8

Температура воздуха за компрессором

488,6

565,5

586,4

606,0

640,9

656,7

672,0

Суммарная степень расширения в турбинах

4,75

7,6

8,55

9,5

11,4

12,35

13,3

Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД)

кДж/кг

216,6

301,4

323,8

346,0

383,5

400,9

417,6

Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора

1061,7

987,9

968,4

949,1

916,5

901,4

886,7

Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД)

2,13

3,00

3,29

3,62

4,29

4,65

5,03

K=1,33

Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине

2,23

2,53

2,60

2,62

2,66

2,64

Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД)

кДж/кг

193,9

205,7

206,9

204,2

199,9

196,6

192,1

Удельная эффективная работа

кДж/кг

184,3

195,5

196,7

194,1

190,0

186,9

182,6

Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД)

901,4

817,9

797,4

780,3

751,3

738,9

727,9

Количество теплоты воздуха, поступающего в КС

кДж/кг

476,6

551,6

572,0

591,1

625,1

640,6

655,5

Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС

кДж/кг

848,6

773,6

753,2

734,1

700,1

684,6

669,7

Эффективный КПД

0,217

0,253

0,261

0,264

0,271

0,273

0,272

Рисунок 1.2. - Зависимость удельной эффективной работы и эффективного КПД от степени отношения давлений в цикле ГТУ

График построен на основании результатов таблиц 1.1. и.1.2.

Вариантные расчеты регенеративного цикла ГТУ

Рисунок 2.1. Принципиальная схема однокомпрессорной двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов; К – компрессор, ТВД, ТНД – турбина высокого, низкого давления, ССТ – свободная силовая турбина; Н - нагрузка; КС – камера сгорания; Р – регенератор

Тепловой расчет схемы двухвальной ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов с целью выбора π_ко:

Расчет до 12 пункта аналогичен расчету в разделе 1, после чего находим:

13) Нагрев воздуха в регенераторе:

14) Температура воздуха за регенератором

15) Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе:

16) Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС

17) Эффективный КПД:

Остальные расчеты сведены в таблицу 2.1. при Т_Г1=1100К, и таблицу 2.2., при Т_Г2=1250К.

Результаты расчетов представлены на рисунке 2.2.

№ п/п

Величина

Обозначение

Расчетная формула

Размерность

Таблица 2.1.

Варианты

Примечание

Степень повышения давления в компрессоре

Задаем

Комплекс работы сжатия компрессором

0,369

0,486

0,584

0,667

0,744

0,811

0,931

К= 1,4

Удельная работа сжатия компрессора

кДж/кг

126,1

166,1

199,6

228,0

254,3

277,2

318,2

Температура воздуха за компрессором

415,9

455,4

488,6

516,7

542,8

565,5

606,0

Суммарная степень расширения в турбинах

2,7

3,6

4,5

5,4

6,3

7,2

Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД)

кДж/кг

137,1

180,2

216,6

247,9

276,0

301,4

346,0

Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора

980,8

943,3

911,7

884,4

860,0

837,9

799,1

Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД)

1,70

2,04

2,39

2,76

3,15

3,57

4,48

К= 1,33

Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине

1,59

1,76

1,88

1,96

2,00

2,02

2,01

Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД)

кДж/кг

107,9

124,9

133,8

137,6

137,5

135,7

128,6

Удельная эффективная работа

кДж/кг

102,6

118,7

127,2

130,8

130,7

129,0

122,2

Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД)

891,6

840,0

800,8

770,7

746,3

725,7

692,8

Нагрев воздуха в регенераторе

333,0

269,2

218,5

177,8

142,5

112,1

60,8

Температура воздуха за регенератором

748,9

724,6

707,1

694,5

685,3

677,6

666,8

Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе

кДж/кг

770,2

741,1

720,5

705,0

694,4

685,3

673,8

Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС

кДж/кг

396,0

425,1

445,7

461,2

471,8

480,9

492,4

Эффективный КПД

0,259

0,279

0,285

0,284

0,277

0,268

0,248

Таблица 2.2.

№ п/п

Величина

Обозначение

Расчетная формула

Размерность

Варианты

Примечание

Окончание таблицы 2.1.

Степень повышения давления в компрессоре

Задаем

Комплекс работы сжатия компрессором

0,369

0,584

0,667

0,744

0,811

0,873

0,931

К= 1,4

Удельная работа сжатия компрессора

кДж/кг

126,1

199,6

228,0

254,3

277,2

298,4

318,2

Температура воздуха за компрессором

415,9

488,6

516,7

542,8

565,5

586,4

606,0

Суммарная степень расширения в турбинах

2,7

4,5

5,4

6,3

7,2

8,1

Удельная работа расширения турбины компрессора (ТВД)

кДж/кг

137,1

216,6

247,9

276,0

301,4

323,8

346,0

Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора

1130,8

1061,7

1034,4

1010,0

987,9

968,4

949,1

Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора (ТВД)

1,59

2,13

2,41

2,70

3,00

3,29

3,62

К= 1,33

Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине

1,70

2,11

2,24

2,33

2,40

2,46

2,49

Удельная работа расширения силовой турбины (ТНД)

кДж/кг

141,2

181,7

189,8

193,5

195,2

196,2

194,6

Удельная эффективная работа

кДж/кг

134,2

172,7

180,4

183,9

185,6

186,5

185,0

Температура продуктов сгорания за ССТ (ТНД)

1014,1

911,5

877,5

850,1

826,5

806,2

788,2

Нагрев воздуха в регенераторе

418,7

295,8

252,6

215,1

182,7

153,9

127,5

Температура воздуха за регенератором

834,6

784,4

769,3

757,9

748,2

740,3

733,5

Количество теплоты, подведенное к воздуху в регенераторе

кДж/кг

874,1

812,7

795,6

782,3

769,5

759,3

751,6

Количество теплоты, подведенное к продуктам сгорания в КС

кДж/кг

451,1

512,5

529,6

542,9

555,7

565,9

573,6

Эффективный КПД

0,297

0,337

0,340

0,339

0,334

0,330

0,323

Окончание таблицы 2.2.

Рисунок 2.2. - Зависимость удельной эффективной работы и

эффективного КПД от степени отношения давлений в цикле

ГТУ с регенерацией

График построен на основании результатов таблиц 2.1. и 2.2.

Выводы по расчету схемы ГТУ

На основании результатов расчета строятся зависимости Н_е=f(π_к) и η_e=f(π_к), выбирается расчетное значение π_к0:

· для ГТУ простой схемы:

при температуре Т_г=1100К: π_к0=10 (при π_к=6, Н_е_max=140,5 кДж/кг; при π_к=10, η_е_max=0,227);

при температуре Т_г=1250К: π_к0=13 (при π_к=9, Н_е_max=196,7 кДж/кг; при π_к=13, η_е_max=0,273).

Выбор обусловлен тем, что данное значение находится при максимуме η_e=f(π_к).

Кроме того, при выборе π_ко обычно принимают во внимание температуру продуктов сгорания на выходе из турбины, которая не должна превышать 800К.

· для базовых ГТУ с регенератором:

при температуре Т_г=1100К: π_к0=5 (при π_к=6, Н_е_max=130,8 кДж/кг; при π_к=5, η_е_max=0,285);

при температуре Т_г=1250К: π_к0=6 (при π_к=9, Н_е_max=186,5 кДж/кг; при π_к=6,

η_е_max=0,340).

Выбор обусловлен тем, что данное значение находится в области максимального значения η_e, так как максимальный эффективный КПД обеспечивает максимальную экономичность ГТУ.

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод о том, что повышение температуры перед турбиной повышает удельную эффективную работу и КПД цикла, но также и повышает степень сжатия компрессора.

Также исходя из графика влияния регенерации (представленного ниже), мы видим, что введение в цикл регенерации повышает эффективный КПД цикла, но это не является способом увеличения удельной эффективной работы.

График влияния регенерации на удельную эффективную работу и эффективный КПЦ цикла [Т_г=1310К]

Выводы по расчету схемы ПТУ

Проделав данную курсовую работу, мы выполнили основные этапы проектирования и расчета тепловой схемы:

1. Разработана и описана принципиальная тепловая схема.

2. Рассчитана и построена h,S-диаграмма расширения пара в проточной части турбины.

3. Определены параметры пара и воды в характерных точках схемы, в том

числе:

3.1. Определены параметры пара и воды в верхнем отборе и подключенном к нему подогревателе П1.

3.2. Определены параметры пара и воды в подогревателе П2, подключенном к выхлопу ЦВД.

3.3. Определено распределение подогрева воды между подогревателями П2-ПZ.

3.4. Определены параметры пара и воды в подогревателях ПЗ, П4, П5.

3.5. Определены параметры воды в питательном насосе (ПН) и параметры пара в приводной турбине насоса (ТПН).

4.Составлены и решены уравнения материального и теплового. (энергетического баланса) для элементов схемы, с целью определения расходов пара и воды в относительных величинах.

5. Определен расход свежего парана турбину и расход пара отборов в абсолютном выражении. Сделана проверка правильности расчета.

Полученные показатели эффективности рассчитываемой ПТУ имеют большие значения, чем турбина-аналог. Это объясняется тем что мы проектировали идеальную турбину и не учитывали некоторые технические сложности в создании паротурбинной установки.

Список использованной литературы

1. Тепловой расчет схем приводных газотурбинных установок на номинальный режим рабоы: методические указания/сост. В.М. Марковский, А.М. Неволин. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 40 с.

2. В.Л.Похорилер, Е.Э.Вульфов: Расчет упрощенной схемы паротурбинной установки. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 39с

3. С.Л.Ревкин, А.А.Александров: Термодинамические свойства воды и водяного пара. Москва: Энергоатомиздат, 1984. 79с.