Расчёт давления газов за последней ступенью ГТ.

1. Перепад давлений в газовом тракте «выхлоп ГТД – атмосфера» принимаем по данным испытаний:

∆p_ГВТ = 0,017 бар.

2. Давление газов за выходным диффузором ГТД:

p_Н = p_НВ + ∆p_ГВТ = 0,96 + 0,017 = 0,977 бар.

3. Степень повышения давления в диффузоре ГТД принимаем согласно рекомендациям (1,01¸ 1,1): ε_{Д ГТ} = 1,01.

4. Давление газов за последней ступенью:

p₄ = p_Н / ε_{Д ГТ} = 0,977/ 1,01 = 0,967 бар.

5. Повышение давления в диффузоре:

∆p_{Д ГТ} = p_Н – p₄ = 0,977 –0,967= 0,01 бар.

6. Степени расширения газов в ГТ (относительное давление):

ε₂ = p₃ / p₄ = 9,293/ 0,967=9,61.

7. Потеря давления в диффузоре, соединяющем ГТ с КУ принимаем по данным испытаний (0,02 ¸ 0,03): ∆p_ДИФ = 0,025 бар.

8. Давление газов на входе в котёл – утилизатор:

p_{4 КУ} = p₄ – ∆p_ДИФ = 0,967– 0,025 = 0,98185 бар.

 

Расчёт температуры газов на выходе из последней ступени ГТ.

Без учёта воздуха на охлаждение проточной части ГТ.

1. Стандартная молярная энтропия перед ГТ:

Методом интерполяции, по таблицам воздуха, f(t₃): S⁰₃ = 244,259 кДж/(моль∙K).

2. Стандартная молярная энтропия в конце изоэнтропийного процесса ГТ:

S⁰₄ = S⁰₃ - μR ln (p₃ / p₄) = 244,259 – 8,314 ∙ ln (9,293/ 0,967) = 225,446 кДж/(моль∙K).

3. Температура рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ:

Методом интерполяции, по таблицам воздуха, f(S⁰₄): t_4t = 575,05 ^OC.

4. Энтальпия рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ:

Методом интерполяции, по таблицам воздуха, f(S⁰₄): h_{4t В} = 875,03 кДж/кг.

5. Удельная работа в теоретическом процессе:

ℓ_{Т t}  = h₃ – h_{4 t} = 1949,66 – 875,03 = 1074,63 кДж/кг.

6. Удельная работа в действительном процессе:

ℓ_Т = ℓ_{Т t}  ∙ η^т_oi = 1074,63 ∙ 0,91 = 977,91 кДж/кг.

7. Энтальпия рабочего тела в действительном процессе за последней ступенью ГТ:

h₄ = h₃ – ℓ_Т = 1949,66 – 977,91 = 971,75 кДж/кг.

8. Сводим в таблицу теплосодержания продуктов образовавшейся смеси, взятые по таблицам Ривкина.

9. Температура рабочего тела за последней ступенью газовой турбины:

Методом интерполяции, при условии h₄ = h_{4 Г} = 971,75 кДж/кг : t₄ = 633,16 ^OC.

 

С учётом воздуха на охлаждение проточной части.

1. Теоретический объём воздуха, необходимый для сгорания 1 м³ газа, определён при расчёте камеры сгорания

2. Коэффициент избытка воздуха в камере сгорания α_КС = 1,6.

3. Избыток воздуха в продукте сгорания топлива определён при при расчёте камеры сгорания:

4. Доли воздуха, отбираемого из компрессора на охлаждение ГТ, исходя из инструкции по эксплуатации ГТД, составляют:

- после пятой ступени компрессора: β_{ВО 5} = 0,03%;

- после седьмой ступени компрессора: β_{ВО 7} = 0,2%;

- после десятой ступени компрессора: β_{ВО 10} = 2,55%;

- после последней ступени компрессора: β_{ВО 15} = 5,8%;

- после последней ступени компрессора через ВВТО: β_{ВО ВВТО} = 4,42%.

5. Суммарная доля воздуха, отбираемого из компрессора на охлаждение ГТ:

β = β_{ВО 5} + β_{ВО 7} + β_{ВО 10} + β_{ВО 15} + β_ВВТО = 0,03 + 0,2 + 2,55 + 5,8 + 4,42 = 13 %.

6. Суммарный расход воздуха компрессора:

 1,1231

7. Объёмные доли воздуха, поступающего в ГТ при температуре:

8. Теплосодержания потоков воздуха охлаждения на входе в ступени ГТ в действительном процессе находим по таблицам, по температуре:

 

Работа газовой турбины.

1. Полезная работа, совершенная газом, поступающим из камеры сгорания в ГТ:

ℓ_{т Г КС}  = h₃ – (r_RO2 ∙h _RO2+ r_H2O ∙h _H2O + r_N2 ∙h _N2 + r_{В ГТ} ∙ h_{4 В}) =

= 1949,66–(0,02513∙785,5+ 0,06388∙1648,1+0,2686 ∙946,93+0,7063∙872,65) = 954,75 кДж/кг.

2. Работа, затраченная продуктами сгорания в ГТ на нагрев воздуха:

ℓ_{т В ОХЛ} = r_{ВО 5} ∙ ( h_{4 В} – h_{2 (5)}) + r_{ВО 7} ∙ (h_{4 В} – h_{2 (7)}) + r_{ВО 10} ∙(h_{4 В} – h_{2 (10)})+r_{ВО 15}∙(h_{4 В} – h_{2 (15)}) +

+ r_ВВТО ∙ (h_{4 В} – h_{2 ВВТО}) = 0,00034∙ (971,75 – 330,3) + 0,00225 ∙ (971,75 – 545,8857) +

+ 0,0286∙(971,75 – 601,01) + 0,0651 ∙ (971,75 –667,2674) + 0,0474 ∙ (971,75 – 424,6) =

= 57,54 кДж/кг.

3. Действительная работа ГТ с учётом поступления воздуха на охлаждение проточной части ГТ:

ℓ_{т ОХЛ} = ℓ_{т Г КС} – ℓ_{т В ОХЛ} = 954,75– 57,54 = 888,21 кДж/кг.

4. Энтальпия газов за последней ступенью ГТД с учётом охлаждения проточной части:

h_{4 ОХЛ} = h₃ – ℓ_{т ОХЛ} = 1949,66 – 888,21 = 1061,45 кДж/кг.