Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки при помощи open source пакета прикладных математических программ Scilab
Определение удельных параметров характеризующих рабочий процесс двигателя. Зависимость показателей цикла газотурбинной установки от степени повышения давления в компрессоре. Схема алгоритма термодинамического расчета цикла простой газотурбинной установки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 333,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Термодинамический расчет цикла газотурбинной установки при помощи open source пакета прикладных математических программ Scilab
Павел Сидоров, Петр Сидоров, Д.В. Шевелев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал
Тепловой, или термодинамический, расчет цикла газотурбинной установки (ГТУ) выполняется с целью определения удельных параметров характеризующих рабочий процесс двигателя: удельной работы цикла le, удельного расхода топлива сe, эффективного КПД двигателя зe. Полученные в результате термодинамического расчета параметры рабочего процесса ГТУ являются исходными данными для термогазодинамического расчета её элементов - компрессора, турбины, камеры сгорания.
При проведении термодинамического расчета цикла ГТУ необходимо выбрать целый ряд параметров и коэффициентов, характеризующих совершенство процессов в элементах установки - параметров воздуха на входе , ; температуры газа перед турбиной ; коэффициентов потерь полного давления во входном и выходном устройствах, камере сгорания; КПД компрессора и турбины и т.д. Расчет производится при различных значениях степени повышения давления в компрессоре в заданном интервале, а как результат, строятся графики зависимостей le, сe и зe от , пример которых приведён на Рис. 1.
Рис. 1. Зависимость эффективных показателей цикла ГТУ от степени повышения давления в компрессоре
Анализ данных графических зависимостей позволяет определить оптимальную (с точки зрения удельных параметров цикла) степень повышения давления в компрессоре ГТУ в зависимости от , .
Проведение термодинамического расчета тепловой схемы ГТУ можно значительно ускорить при помощи пакета прикладных математических программ с открытым исходным кодом Scilab [1].
Scilab - это самая полная общедоступная альтернатива известного коммерческого пакета MATLAB. Scilab использует в работе те же самые алгоритмы, позволяет осуществлять построение 2D и 3D графиков, создавать анимацию, решать задачи линейной алгебры, обрабатывать сигналы, решать дифференциальные уравнения. Также, программа поддерживает полиномиальные и рациональные функции, разреженные матрицы, параллельную работу, дифференциальные и недифференциальные оптимизации, интерполяцию и это еще далеко не все функции.
Алгоритм термогазодинамического расчета простой схемы ГТУ был составлен на основе методик описанных в [2,3]. Структурная схема алгоритма расчёта тепловой схемы ГТУ при помощи Scilab-5.5.2 приведена на Рис 2.
Процесс расчета начинается с ввода исходных данных. После этого организуется цикл с изменением с шагом равным единице. Интервал изменения определяется пользователем. Далее организован цикл по определению средней теплоемкости воздуха в интервале температур , методом последовательных приближений. Затем вычисляются работа компрессора, температура воздуха на выходе из компрессора, средняя теплоёмкость воздуха и относительный расход топлива. Для определения, методом последовательных приближений, значения средней теплоёмкости газа в турбине в интервале температур также организован цикл. Затем вычисляется работа турбины и параметры газа за турбиной. Процесс расчета завершается определением основных выходных данных - удельных параметров цикла, и выводом их на экран в виде графических зависимостей.
Рис 2. Структурная схема алгоритма термодинамического расчета цикла ГТУ простой схемы
В языке программирования Scilab возможно создание пользовательских функций, что позволяет существенно упростить и сократить программный код при решении данной задачи. Так, с помощью пользовательских функций был реализован расчет процесса в компрессоре - ,=f(,,,), турбины - ,=f(,,, ), расчета теплоемкости рабочего тела. Такая модульная схема расчета позволяет быстро создавать программы термодинамического расчета цикла ГТУ не только простой схемы, но и сложных - с промежуточным охлаждением, промежуточным перегревом, регенерацией и, в дальнейшем, реализовать данную методику в виде блоков в пакете визуального моделирования динамических систем xcos scilab - аналоге simulink MATLAB.
Рис3. График зависимости эффективного КПД от
Рис 4. График зависимости удельной работы от
газотурбинный установка давление компрессор
Таким образом, разработанная программа расчёта тепловой схемы ГТУ позволяет получить значения эффективного КПД двигателя и график его зависимости от (Рис 3), а также работу цикла и график её зависимости от (Рис 4). На основании полученных данных можно определить оптимальное значение .
Пристатейный библиографический список
1. http://www.scilab.org/
2. Карышев А.К., Жинов А.А., Федоров В.А. Термодинамика. Перспективные циклы и технологии.-Калуга.: Манускрипт, 2015.
3. Расчет тепловой схемы газотурбинной установки для привода нагнетателя / Ю.Д. Лапин, А.К. Карышев. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1983.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вычисление цикла простой газотурбинной установки при оптимальной степени повышения давления в компрессоре. Определение параметров системы с регенерацией теплоты уходящих газов. Описание цикла с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым расширением.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 12.11.2013Расчет и оптимизация цикла газотурбинной установки. Выбор типа компрессора, определение его характеристик и основных размеров методом моделирования; определение оптимальных параметров турбины. Тепловой расчет проточной части турбины по среднему диаметру.
дипломная работа [804,5 K], добавлен 19.03.2012Определение теплофизических характеристик уходящих газов. Расчет оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинной установки. Расчет котла-утилизатора, построение тепловых диаграмм котла. Процесс расширения пара в турбине.
курсовая работа [792,5 K], добавлен 08.06.2014Определение параметров характерных точек термодинамического цикла теплового двигателя. Анализ взаимного влияния параметров. Расчет коэффициента полезного действия, удельной работы и среднего теоретического давления цикла. Построение графиков зависимостей.
контрольная работа [353,3 K], добавлен 14.03.2016Проведение расчета по обратимому циклу Ренкина параметров воды и пара (сухого, перегретого) в характерных точках цикла, их удельных расходов на выработку электроэнергии, количества подведенного, отведенного тепла, термического КПД паротурбинной установки.
курсовая работа [302,6 K], добавлен 26.04.2010Схемы, циклы и основные технико-экономические характеристики приводных и энергетических газотурбинных установок. Расчет зависимости КПД ГТУ от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа турбинных установок.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 25.12.2013Методика расчета термодинамических характеристик рабочего тела. Вычисление значений термодинамических параметров в узловых точках цикла, характеристик процессов. Построение цикла в заданных системах координат. Термодинамические характеристики цикла.
курсовая работа [678,1 K], добавлен 12.07.2011Выбор температурного режима хладагента в испарителе. Построение холодильного цикла, расчёт хладопроизводительности, определение параметров хладагента в узловых точках цикла. Определение расхода электроэнергии. Подбор компрессоров низкого давления.
курсовая работа [117,9 K], добавлен 08.12.2013Турбины активного и реактивного типа. Схема газотурбинной установки и цикл по которому изменяется состояние рабочего тела (газа). Сопловая и рабочая решетки. Применение в качестве двигателей для электрогенераторов, турбокомпрессоров, воздуходувок.
презентация [1,1 M], добавлен 07.08.2013Расчет функций параметров состояния в каждой точке цикла. Определение изменения функций параметров состояния в процессах цикла. Расчет удельных количества теплоты и работы в процессах цикла и промежуточных точек, необходимых для построения графиков.
курсовая работа [680,3 K], добавлен 23.11.2022Общая характеристика камеры сгорания, описание ее конструкции и основных элементов, система распределения топлива и зажигания. Обслуживание и ремонт газотурбинной установки, технология и методика расчета экономического эффекта от ее модернизации.
дипломная работа [570,7 K], добавлен 17.10.2013Проект парокомпрессорной холодильной установки для склада готовой продукции мясокомбината. Описание конструктивных особенностей холодильной установки, назначение основных узлов и деталей. Расчет цикла паровой компрессионной холодильной установки.
курсовая работа [271,2 K], добавлен 09.08.2012Краткое описание конструкции двигателя. Нормирование уровня надежности лопатки турбины. Определение среднего времени безотказной работы. Расчет надежности турбины при повторно-статических нагружениях и надежности деталей с учетом длительной прочности.
курсовая работа [576,7 K], добавлен 18.03.2012Описание идеализированного цикла теплового двигателя с изохорно-изобарным процессом подвода энергии в тепловой форме и с политропными процессами сжатия и расширения рабочего тела. Определение параметров двигателя, индикаторная и тепловая диаграммы цикла.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.01.2014Расчет значений основных параметров состояния в характерных точках цикла с учетом возможных потерь. Технические показатели холодильной машины. Метод коэффициентов полезного действия для обратного цикла. Эксергетический метод для обратного цикла.
курсовая работа [85,1 K], добавлен 10.01.2012Теплообменные аппараты для газотурбинных установок, их применение в технике. Проект газоохладителя с продольной схемой движения теплоносителей. Конструкция трубного пучка, форма теплообменного аппарата; расчет основных теплофизических показателей.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 30.03.2011Расчет оптимальной степени сжатия воздуха в компрессоре, коэффициента избытка воздуха в камере сгорания. Параметры состояния в нескольких промежуточных точках идеализированного цикла ГТД. Изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, теплоты.
курсовая работа [226,4 K], добавлен 30.11.2010Принцип работы и технические характеристики газотурбинной установки ГТК-25ИР. Демонтаж верхней и нижней половины соплового аппарата ступени турбины высокого давления. Разборка подшипников ротора и соплового аппарата. Разлопачивание диска турбины.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 24.07.2015Расчет основных показателей во всех основных точках цикла газотурбинного двигателя. Определение количества теплоты участков, изменение параметров для процессов и их работу. Расчет термического коэффициент полезного действия цикла через его характеристики.
курсовая работа [110,4 K], добавлен 19.05.2009Составление принципиальной гидравлической схемы привода. Разработка циклограммы работы гидропривода. Расчет временных, силовых и кинематических параметров цикла. Определение типа насосной установки. Нахождение потребного давления в напорной гидролинии.
контрольная работа [290,2 K], добавлен 23.12.2014
