Расчёт температуры газообразного продукта сгорания топливной смеси на выходе из последней ступени ГТД (t4) с учётом воздуха на охлаждение проточной части.

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

2. Температура рабочего тела за последней ступенью ГТД: t₄ = 576,23 ^OC

 

КПД газовой турбины.

1. Относительный внутренний КПД с учётом охлаждения проточной части:

2. Снижение экономичности ГТ от охлаждения лопаточного аппарата:

∆ ηтoi = ηтoi – ηтoi ОХЛ = 0,91 – 0,823 = 0,087.

 

Расчёт мощности ГТУ.

1. Энтальпия воздуха на входе в камеру сгорания (из расчета компрессора):

h_B=667,4229 кДж/кг

2. Плотность воздуха компрессора при температуре:

ρ _{2 (5)}= (p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ ) = (5,025∙ 10²)/ (0,28715∙329,8584)= 5,31 кг/м³

ρ _{2 (7)}= (p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ ) =(6,675∙ 10²)/ (0,28715∙541,4845)= 4,29кг/м³

ρ _{2 (10)}= (p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ ) =(9,15 ∙ 10²)/ (0,28715∙594,7016)= 5,36 кг/м³

ρ _{2 (15)}= (p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ ) =(13,275 10²)/ (0,28715∙667,4229)= 6,93 кг/м³

ρ _{2 ВВТО}= (p₂ ∙ 10²) / (R_В ∙ T₂ ) =(13,275∙ 10²)/ (0,28715∙423,15)= 10,93 кг/м³

3. Удельная теоретическая работа, затраченная компрессором (из расчёта компрессора): ℓ_{к t} = 334,6933 кДж/кг.

4. Удельная теоретическая работа сжатия воздуха компрессора на охлаждение ГТ:

ℓ_{к t (5)} = 35,8187 кДж/кг;

ℓ_{к t (7)} = 223,5047 кДж/кг;

ℓ_{к t (10)} = 271,8237 кДж/кг;

ℓ_{к t (15)} = ℓ_{к t ВВТО} = 334,6933 кДж/кг.

 

Газовая турбина

1. Энтальпия газов на входе в ГТ (в камере сгорания), соответствующая действительной температуре горения h₃=1949,66 кДж/кг

2. Энтальпия рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ h_{4 t} = 875,03 кДж/кг

3. Температура воздуха в конце изоэнтропийного процесса ГТ t_{4 t}=575,05 ^OC

4. Давление за последней ступенью ГТ р₄=0,967 бар.

5. Плотность воздуха при температуре рабочего тела в конце изоэнтропийного процесса ГТ: ρ _{4 В}=(p₄ ∙ 10²) / (R_В ∙ T_{4 t} )=( 0,967∙10²)/(0,28715∙575,05)=0,59 кг/м³.

6. Плотность продукта сгорания на входе в ГТ ρ₃=2,88773 кг/м³

7. Плотность газов за ГТ (на входе в КУ):

ρ _{Г КУ}=(p₄ ∙ 10²) / (R_Г ∙ T₄)=(0,967∙10²)/(0,2746∙ 906,3)=0,389 кг/м³.

8. Средняя плотность газов камеры сгорания в ГТ:

ρ_СР^ГТ=(ρ₃ + ρ_{Г КУ})/2=(2,88773+0,389)/2=1,638 кг/м³.

9. Удельная работа в ГТ продукта камеры сгорания в теоритическом процессе

ℓ_{т t}  =1074,63 кДж/кг

10. Удельная работа воздуха охлаждения ГТД в теоретическом процессе:

ℓ_{t (5)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (5)}=875,03-330,03=545 кДж/кг;

ℓ_{t (7)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (7)}= 875,03-545,8857=329,14 кДж/кг;

ℓ_{t (10)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (10)}= 875,03-601,01=297,8 кДж/кг;

ℓ_{t (15)}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 (15)}= 875,03-667,2674=207,76 кДж/кг;

ℓ_{t ВВТО}^ГТ= h_{4 t} – h_{2 ВВТО}=875,03-424,6=450,43 кДж/кг.   

11. Средняя плотность охлаждающего воздуха в ГТ:

ρ _{2 (5)}^ГТ= (ρ _{2 (5)} + ρ _{4 В})/2=(5,31+0,397)/2=2,854 кг/м³;

ρ _{2 (7)}^ГТ= (ρ _{2 (7)} + ρ _{4 В})/2=(4,29+0,397)/2=2,344 кг/м³;

ρ _{2 (10)}^ГТ= (ρ _{2 (10)} + ρ _{4 В})/2=(5,36+0,397)/2=2,879 кг/м³;

ρ _{2 (15)}^ГТ=(ρ _{2 (15)} + ρ _{4 В})/2=(6,93+0, 0,397)/2=3,664 кг/м³.

ρ _{2 ВВТО}^ГТ==( ρ _{2 ВВТО} + ρ _{4 В})/2=(10,93+0,397)/2=5,664

Оценка мощности первичных двигателей.

1. Действительная удельная работа газов в ГТ:

ℓ_Т= h₃ – h_{4 Г ОХЛ}=1949,66-1061,45=888,21 кДж/кг.

2. Электрическая мощность одной ГТУ:

3. Электрическая мощность паротурбинной установки:

4. Электрическая мощность ПГУ:

N_Э ^ПГУ = 2 ∙ N_Э^ГТУ + N_Э ^ПТУ = 2 ∙ 110 + 105= 325 МВт.

Оценка расхода топлива на ГТУ.

1. Массовый расход газов за ГТ:

2. Количество воздуха, минимально необходимое для полного горения

при a = 1:

L⁰= V⁰ ∙(ρ_НВ / ρ _ПГ)=4,0476∙(1,085/0,716) =10,68 кг/кг.

3. Количество воздуха в продукте сгорания топлива:

∆L_B=∆V_B ∙(ρ_НВ / ρ _ПГ)=2,4286∙(1,085/0,716) = 3,67кг/кг.

4. Расход топлива:

В_Т =G_Т / (1 + a_КС ∙ L⁰)=237,59/(1+1,6∙10,68) =13,14 кг/с.

5. Объемный расход топлива в КС при заданной электрической нагрузке ГТУ:

V_ПГ= B_Т / ρ _ПГ=13,14/0,716=18,35 м³/с.