Расчет газотурбинной установки мощностью 16 МВт
Уточненный тепловой расчет схемы на номинальный режим. Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре. Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в турбине компрессора. Параметры газа за турбиной. Адиабатический теплоперепад на турбину.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.09.2014 |
| Размер файла | 306,1 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/
Реферат
В данном дипломном проекте произведен расчет газотурбинной установки мощностью 16 МВт. Прототипом был выбран конвертированный авиационный двигатель Пермского авиационного завода ПС-90 ГП-2 входящий в состав ГТУ-16П.
ГТУ-16П разработана в рамках комплексной программы «Урал-Газпром» по созданию ГПА нового поколения на базе ГТУ-12П и предназначена для привода нагнетателя природного газа. Основу конструкции ГТУ-16П формирует газотурбинный двигатель ПС-90ГП-2, который является модификацией ПС-90ГП-1.
Основные отличия ПС-90ГП-2 от предыдущей версии двигателя:
1) дополнительная «нулевая» ступень компрессора с ПНА
2) трёхступенчатая силовая турбина
В качестве спец.темы спроектирован регулируемый сопловой аппарат свободной силовой турбины, найдены зависимости различных параметров при повороте сопловых лопаток.
Также дипломный проект включает в себя: расчет тепловой схемы двигателя с последующим выбором Gв и к0, газодинамический расчет турбин по среднему диаметру, расчет закона закрутки всех ступеней турбины высокого давления и силовой турбины, расчеты на прочность рабочей лопатки 3й ступени силовой турбины, технологию эксплуатации ГПА, описание конструктивных особенностей, экономическую часть(расчет себестоимости агрегата), анализ безопасности жизнедеятельности, а также природопользование и охрана окружающей среды.
Перечень листов графических документов
|
Название чертежа |
Обозначение |
Формат |
|
|
Продольный разрез ГГ |
140503.411420.501.01 |
А1 |
|
|
Компоновка ГПА вид сбоку |
140503.411420.501.02 |
А1 |
|
|
Компоновка ГПА вид сверху |
140503.411420.501.03 |
А1 |
|
|
Камера сгорания |
140503.411420.501.04 |
А1 |
|
|
Тепловая схема ГТД |
140503.411420.501.05 |
А1 |
|
|
Продольный разрез силовой турбины |
140503.411420.501.06 |
А1 |
Основные условные обозначения, индексы и сокращения
Условные обозначения:
а - скорость звука;
в - хорда;
В - ширина лопатки;
с - скорость в абсолютном движении;
Ср -удельная теплоёмкость;
D - диаметр;
Dе - веерность;
F - площадь венца;
f - площадь поперечного сечения лопатки;
G -массовый расход;
H - теплоперепад в турбине;
h - теплоперепад в ступени;
k -показатель адиабаты;
l - высота лопатки;
M - число Маха;
N - мощность;
n - частота вращения;
p - давление;
S - осевой зазор;
T,t - температура (К, 0С);
V - удельный обьём;
W - скорость в относительном движении;
z - число ступеней;
Индексы и сокращения:
* - по заторможенным параметрам;
1 - на выходе из сопел, на входе в рабочие лопатки;
2 - на выходе из рабочих лопаток;
а - осевая составляющая;
u - окружная составляющая;
с - в абсолютном движении;
w - в относительном движении;
z - последней ступени;
ад. - адиабатический;
г - газа;
к - корневой;
л - лопатки;
н - наружный;
с - сопла;
р - рабочей лопатки;
расп - располагаемый;
ср - средний;
ст - ступени;
т - турбины, за турбиной;
тр - трения.
ГТУ - газотурбинная установка;
ГПА - газоперекачивающий агрегат;
ГТД - газотурбинный двигатель;
КПД- коэффициент полезного действия;
РЛ - рабочая лопатка;
СА - сопловой аппарат;
ТВД - турбина высокого давления;
ТНД - турбина низкого давления;
ССТ- свободная силовая турбина;
ОК - осевой компрессор;
РСА - регулируемый сопловой аппарат;
КНД - компрессор низкого давления;
КС - компрессорная станция;
ГЩУ- главный щит управления;
АВО - аппарат воздушного охлаждения;
ОК - осевой компрессор;
КС - камера сгорания;
Н - нагнетатель.
Введение
Как известно, в качестве газотурбинных установок малой и средней мощности могут быть использованы конвертированные газотурбинные двигатели авиационного либо судового типа. Исторически, до некоторого времени, развитие технологии и улучшение конструкции стационарных и авиационных двигателей шло параллельными курсами. Однако, вследствие широкого применения ГТД в военной и гражданской авиации и значительных затрат на их разработку и совершенствование технологии, двигатели авиационного типа получили ряд преимуществ перед аналогичными стационарными: более высокий эффективный КПД (до 40% и более), высокое качество изготовления, модульность конструкции, - благодаря чему они нашли широкое применение в наземных условиях на газоперекачивающих станциях и в электроэнергетике. Недостатком их являются более высокие затраты на обслуживание и ремонт.
Надежность двигателей обеспечивают длительными доводочными и ресурсными испытаниями большого числа опытных ГТД на наземных стендах и в летающих лабораториях, строгой регламентацией технологии изготовления, сборки и эксплуатации [8]. Необходимая экономичность достигается высокими параметрами двигателя (к и Тг), совершенной аэродинамикой турбомашин, рациональным использованием воздуха для охлаждения высокотемпературных деталей. Хорошие массовые показатели обеспечиваются за счет положенного в основу при проектировании принципа минимизации массы путем рационального использования материала, за счет новой технологии получения заготовок, широкого применения легких сплавов и материалов с высокой удельной прочностью (титановые, магниевые и другие сплавы).
При конвертировании авиадвигателя для работы на КС необходимо выполнить большой объем работы, обусловленной типом двигателей.
Переработка ТВД или двухконтурного турбореактивного двигателя (ДТРД) обычно включает в себя: замену топливной системы, замену подвески (крепления) двигателя, снижение максимальной частоты вращения, температуры газа и степени сжатия, удаление(глушение) вентиляторного контура (в ДТРД) или редуктора в ТВД, перестановку навесных агрегатов с корпуса двигателя на раму, замену систем регулирования и автоматического управления.
В отечественной практике при конвертировании авиадвигателей получили распространение силовые турбины транспортного типа на подшипниках качения, имеющие единый конструктивный облик с газогенератором.
В настоящее время парк ГПА с газотурбинным приводом составляет более 80% от общего количества агрегатов, эксплуатируемых на компрессорных станциях магистральных газопроводов в составе крупнейшего в Европе газотранспортного предприятия - ОАО «Газпром». Большинство приводных газотурбинных установок, как стационарных, так и конвертированных в 70е и 80е годы из авиационных и судовых двигателей, отработали назначенный ресурс и подлежат замене.
Кроме того, с середины 90х годов прошлого столетия в нашей стране начата активная реализация перспективного направления по разукрупнению энергетических систем с применением в составе энергетических установок ГТУ и ГТД сравнительно небольшой мощности, содержащих свободные силовые турбины(ССТ).Это позволяет использовать более сложные комбинированные парогазовые схемы, обеспечивающие максимально достижимую эффективность работы энергетических объектов.
Принципы и методы проектирования свободной силовой турбины, выделенной на отдельный вал, во многом определяют экономичность всей установки.
Обзор литературных источников
При работе над настоящим дипломным проектом был использован ряд литературных источников, подробный список которых приведен в конце пояснительной записки. В них изложены методики теплового и газодинамического расчетов схем приводных газотурбинных установок.
Тепловой расчет выполнен с использованием методического пособия по выполнению курсовых проектов и работ, в котором изложена методика теплового расчета приводных ГТУ. Газодинамический расчет турбины и определение ее основных размеров ступеней, а также прочностные расчеты выполнены с использованием методических указаний к курсовому проектированию.
В книге С.З.Копелев «Основы проектирования турбин авиадвигателей» [10] М.:Машиностроение1988 рассмотрены вопросы зависимости КПД от основных параметров ступени.
1. Тепловой расчет схемы ГТУ
1.1 Выбор оптимальной степени повышения давления в цикле ГТУ
Схема ГТУ простого открытого цикла без регенерации теплоты представлена на
Рис1.1
Для выбора оптимальной степени повышения давления в цикле ГТУ проводится расчет тепловой схемы с заданными коэффициентами.
Исходные данные для этого расчета приведены в таблице 1.1
Таблица 1.1
Исходные данные
|
Величина |
Обозначение |
Размерность |
Значение |
|
|
Эффективная мощность агрегата |
Nе |
кВт |
16000 |
|
|
Давление атмосферного воздуха |
Р1 |
Па |
101300 |
|
|
Температура атмосферного воздуха |
Тв |
К |
288 |
|
|
Температура продуктов сгорания перед турбиной |
Тг |
К |
1443 |
|
|
Гидравлическое сопротивление по тракту |
?тр |
? |
0,05 |
|
|
Частота вращения газогенератора |
nтвд |
об/мин |
10500 |
|
|
Частота вращения силовой турбины |
nст |
об/мин |
5300 |
|
|
Удельная теплоемкость воздуха в компрессоре |
срк |
кДж/кг.К |
1,01 |
|
|
Удельная теплоемкость продуктов сгорания в турбине |
срт |
кДж/кг.К |
1,22 |
|
|
Удельная теплоемкость воздуха перед камерой сгорания |
срв |
кДж/кг.К |
1,05 |
|
|
Удельная теплоемкость продуктов сгорания в камере сгорания |
сркс |
кДж/кг.К |
1,10 |
|
|
КПД турбины |
?т |
? |
0,895 |
|
|
КПД компрессора |
?к |
? |
0,87 |
|
|
КПД камеры сгорания |
?кс |
? |
0,99 |
|
|
КПД механический |
?мех |
? |
0,985 |
|
|
Расход охлаждающего воздуха |
qохл |
? |
0,035 |
|
|
Расход утечек воздуха через уплотнения |
qут |
? |
0,015 |
|
|
Коэффициент расхода ТВД |
?1 |
? |
0,94 |
|
|
Коэффициент расхода СТ |
?2 |
? |
0,975 |
|
|
Показатель адиабаты для воздуха |
kв |
? |
1,4 |
|
|
Показатель адиабаты для продуктов сгорания |
kг |
? |
1,33 |
Расчет выполнен согласно методике [1] и сведен в таблицу 1.2. На рисунке 1.1 представлены зависимости удельной эффективной работы и КПД ГТУ от степени повышения давления.
1.2 Уточненный тепловой расчет схемы на номинальный режим
По результатам теплового расчета схемы на переменный режим работы представленном в пункте 1.1 принимается номинальное значение к0=19,61. Уточнение теплофизических характеристик рабочих тел турбомашин: воздуха для компрессора и продуктов сгорания для турбин - производится по средней температуре в начале и в конце процесса.
Расчет ведется в следующей последовательности:
1. Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре:
где срк=1,01 кДж/кгК, Тв=288 К, к=0,86, k=1,4.
2. Температура воздуха за компрессором:
3. Средняя температура процесса сжатия воздуха в компрессоре:
4. Уточняются теплофизические свойства воздуха по средней температуре процесса сжатия при по диаграммам [1] (уточненным величинам присваивается индекс `):
5. Уточненное значение удельной работы сжатия компрессора:
6. Уточненное значение температуры воздуха за компрессором:
7. Уточненное значение средней температуры процесса сжатия в компрессоре:
Ввиду малости изменения значения средней температуры процесса сжатия воздуха в компрессоре дальнейшего уточнения теплофизических параметров воздуха не требуется.
8. Определяется коэффициент избытка воздуха продуктов сгорания:
9. Степень расширения продуктов сгорания в турбинах ГТУ:
10. Удельная работа расширения турбины компрессора:
11. Температура продуктов сгорания за турбиной компрессора:
12. Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
13. Уточняются теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха 3,5:
14. Уточняется температура продуктов сгорания за турбиной компрессора и средняя температура процесса расширения в турбине компрессора:
15. Степень расширения продуктов сгорания в турбине компрессора:
16. Степень расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
17. Удельная работа расширения силовой турбины:
18. Температура продуктов сгорания за силовой турбиной:
19. Средняя температура процесса расширения продуктов сгорания в силовой турбине:
20. Уточняются теплофизические свойства продуктов сгорания при средней температуре процесса расширения и коэффициенте избытка воздуха 3,5:
Поскольку изменений в теплофизических свойствах продуктов сгорания нет, то уточнять теплофизические параметры нет смысла.
21. Удельная полезная работа ГТУ:
22. Уточняются теплофизические свойства воздуха при температуре Тк' и :
срm'=1,02 кДж/(кг.К).
23. Количество теплоты воздуха, поступающего в камеру сгорания:
Qв = срmТк'(1-qохл-qут), кДж/кг,
Qв = 1,02.728,2.(1-0,035-0,015)=705,6 кДж/кг.
24. Теплофизические свойства продуктов сгорания при процессе подвода теплоты в камере сгорания при температуре Тг и 3,2:
срm'=1,121 кДж/(кг.К).
25. Количество теплоты, подведенное в камере сгорания:
26. Эффективный КПД газотурбинной установки:
27. Расход воздуха в цикле, обеспечивающий номинальную мощность:
28. Расходы рабочего тела для турбин ГТУ:
1.3 Моделирование компрессора
Осевой компрессор проектируемого ПС-90ГП-2 при нормальных атмосферных условиях () должен обеспечивать следующие характеристики работы в расчетном режиме:
- массовый расход воздуха; nном = 10500 об/мин - обороты газогенератора; - степень повышения давления;
- адиабатический КПД; Т= 288К- температура воздуха перед ОК.
Проточная часть осевого компрессора проектируется путем моделирования компрессора ГТУ, предназначенной для привода нагнетателя природного газа, мощностью 16 мВт, который предусматривает использование в качестве основы современного лопаточного аппарата осевого компрессора ПС-90ГП-1, имеющего дополнительную «нулевую» ступень компрессора с ПНА.
Моделирование осевого компрессора проектируемого двигателя можно провести двумя способами:
1) В качестве точки моделирования на характеристике осевого компрессора выбрать прежнюю расчетную точку, ввести коэффициент моделирования m и уменьшить частоту вращения ротора на этот коэффициент.
2) Расчетную точку на характеристике компрессора сместить по горизонтали до приведенной частоты вращения n=1,05 и увеличить при этом частоту вращения ротора; при этом размеры компрессора остаются прежними.
Наиболее оправданным является выбор первого варианта, так как он не приводит к снижению КПД, в то время как второй вариант ведет к снижению КПД на 1-1,5%.
Определим коэффициент моделирования.
Т.о. принимаем для ОК частоту вращения = 10680(об/мин),расчетная степень повышения давления = 19,61.
2. Газодинамический расчет турбин
2.1 Газодинамический расчет ступеней по среднему диаметру
Предварительный расчет
Расчет производим по методике изложенной в [2]. Схемы проточных частей турбин принимаем Dк=const. Также считаем заданными следующие величины: =0,98, =0,95, R=289 Дж/кгК.
Адиабатический тепловой перепад в турбине:
.
Параметры газа за турбиной:
.
Принимаем скорость перед диффузором .
Задаем: скорость в выхлопном патрубке ; КПД диффузора.
Потеря полного давления в диффузоре:
.
Адиабатический тепловой перепад по параметрам торможения перед первой ступенью и статическим параметрам за последней ступенью:
.
С учетом возврата тепла =0,02 располагаемый тепловой перепад:
.
Адиабатический теплоперепад на турбину компрессора:
, кДж/кг
кДж/кг
Адиабатический теплоперепад на силовую турбину:
, кДж/кг
тепловой турбина компрессор газ
кДж/кг
Дальнейший расчет сведен в таблицу 2.1. После расчета выполнен эскиз проточной части ТВД и ССТ в масштабе (рис.2.1.1 - 2.1.2).
Распределение теплоперепада по ступеням: h1стад =1,1 h2стад=303,6
Таблица 2.1
Газодинамический расчет ступеней по среднему диаметру
|
Наименование величины |
Обозна-чение |
Формула |
Размер-ность |
Турбина компрессора |
Силовая турбина |
||||
|
1-я ступень |
2-я ступень |
1-я ступень |
2-я ступень |
3-я ступень |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Адиабатический теплоперепад ступени |
hстад |
задаемся |
кДж/кг |
300,6 |
246,0 |
132,9 |
116,4 |
116,4 |
|
|
Средняя теплоемкость |
ср |
задаемся |
кДж/кгК |
1,230 |
1,150 |
1,120 |
1,115 |
1,110 |
|
|
КПД ступени |
ст |
задаемся |
- |
0,890 |
0,890 |
0,890 |
0,890 |
0,870 |
|
|
Полная температура за ступенью |
Т2* |
К |
1225,5 |
1035,1 |
939,7 |
846,8 |
755,5 |
||
|
Полное давление за ступенью |
Р2* |
мПа |
0,934 |
0,437 |
0,283 |
0,177 |
0,105 |
||
|
Степень реактивности |
?cp |
принимается |
- |
0,25 |
0,28 |
0,32 |
0,36 |
0,42 |
|
|
Адиабатический теплоперепад в СА |
hсад |
кДж/кг |
225,5 |
177,1 |
90,4 |
74,5 |
67,5 |
||
|
Скорость газа на выходе из сопел |
С1 |
м/с |
658,1 |
583,2 |
416,6 |
378,3 |
360,2 |
||
|
Угол выхода потока из сопел |
?? |
принимается |
град |
16 |
16 |
21 |
24 |
28 |
|
|
Осевая составляющая скорости за СА |
C1а |
м/с |
181,4 |
160,8 |
149,3 |
153,9 |
169,1 |
||
|
Осевая составляющая скорости за РЛ |
С2а |
принимается |
м/с |
150,0 |
160,0 |
155,0 |
170,0 |
200,0 |
|
|
Статическая температура за РЛ |
Т2 |
К |
1216,3 |
1024,0 |
929,0 |
833,8 |
737,5 |
||
|
Статическое давление за РЛ |
Р2 |
мПа |
0,9027 |
0,4162 |
0,2686 |
0,1652 |
0,0937 |
||
|
Удельный объём РЛ |
?2 |
м3/кг |
0,389 |
0,711 |
0,996 |
1,454 |
2,266 |
||
|
Ометаемая площадь на выходе из РЛ |
F2а |
м2 |
0,137 |
0,235 |
0,353 |
0,469 |
0,621 |
||
|
Корневой диаметр ступени |
Dк |
принимается |
м |
0,570 |
0,570 |
0,800 |
0,800 |
0,800 |
|
|
Высота РЛ |
lр |
м |
0,0685 |
0,1101 |
0,1218 |
0,1562 |
0,1982 |
||
|
Веерность ступени |
- |
9,3 |
6,2 |
7,6 |
6,1 |
5,0 |
|||
|
Окружная скорость на среднем диаметре РЛ |
u2 |
м/с |
356,9 |
380,1 |
260,1 |
269,8 |
281,6 |
||
|
Статическая температура за СА |
Т1 |
К |
1267,0 |
1077,6 |
957,6 |
875,5 |
788,3 |
||
|
Статическое давление за СА |
Р1 |
Па |
1,098 |
0,530 |
0,315 |
0,210 |
0,131 |
||
|
Удельный объём за СА |
1 |
м3/кг |
0,333 |
0,587 |
0,878 |
1,204 |
1,737 |
||
|
Ометаемая площадь на выходе из СА |
F1a |
м2 |
0,0972 |
0,1932 |
0,3225 |
0,4292 |
0,5636 |
||
|
Высота сопловой лопатки |
lc |
м |
0,0499 |
0,0928 |
0,1126 |
0,1447 |
0,1826 |
||
|
Окружная скорость на среднем диаметре СА |
u1 |
м/с |
346,5 |
370,5 |
257,5 |
266,5 |
277,2 |
||
|
Коэффициент расхода для СА |
- |
0,524 |
0,434 |
0,580 |
0,577 |
0,610 |
|||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
С1u |
м/с |
632,6 |
560,6 |
389,0 |
345,6 |
318,0 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W1u |
м/с |
286,1 |
190,2 |
131,5 |
79,1 |
40,8 |
||
|
Угол входа потока на РЛ |
?? |
град |
32,4 |
40,2 |
48,6 |
62,8 |
76,4 |
||
|
Скорость выхода потока на РЛ |
W1 |
м/с |
338,8 |
249,0 |
199,0 |
173,0 |
173,9 |
||
|
Скорость выхода потока из РЛ |
W2 |
м/с |
489,1 |
424,6 |
335,4 |
320,4 |
340,0 |
||
|
Угол выхода потока из РЛ |
?? |
град |
17,9 |
22,1 |
27,5 |
32,0 |
36,0 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W2u |
м/с |
465,5 |
393,3 |
297,4 |
271,6 |
274,9 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C2u |
м/с |
108,7 |
13,2 |
37,4 |
1,8 |
-6,7 |
||
|
Угол выхода потока за РЛ |
?? |
град |
54,1 |
85,3 |
76,4 |
89,4 |
91,9 |
||
|
Скорость выхода потока |
C2 |
м/с |
185,2 |
160,5 |
159,4 |
170,0 |
200,1 |
||
|
Скорость звука в потоке за РЛ |
a2 |
м/с |
678,6 |
622,6 |
597,5 |
566,1 |
532,4 |
||
|
Число Маха за РЛ |
Mc2 |
- |
0,273 |
0,258 |
0,267 |
0,300 |
0,376 |
||
|
Скорость звука на выходе из СА |
a1 |
м/с |
692,6 |
638,7 |
606,7 |
580,1 |
550,5 |
||
|
Число Маха на выходе из СА |
Mc1 |
- |
0,950 |
0,913 |
0,687 |
0,652 |
0,654 |
||
|
Температура заторможенного потока на РЛ |
T1w* |
К |
1313,6 |
1104,5 |
975,3 |
888,9 |
802,0 |
||
|
Предел длительной прочности |
??t |
принимается |
МПа |
285 |
435 |
210 |
240 |
210 |
|
|
Напряжения растяжения в корне РЛ |
?р |
МПа |
103,6 |
177,4 |
67,8 |
90,2 |
119,5 |
||
|
Коэффициент запаса |
n |
- |
2,8 |
2,5 |
3,1 |
2,7 |
1,8 |
||
|
Материал |
принимается |
ЖС6К |
ЖС6К |
ЭИ893Л |
ЭИ607 |
ЭИ572 |
|||
|
Ширина РЛ на среднем диаметре |
Bpcp |
принимается |
мм |
27,4 |
33,0 |
30,4 |
39,1 |
45,6 |
|
|
Передний осевой зазор |
S1 |
принимается |
мм |
11,0 |
13,2 |
12,2 |
15,6 |
18,2 |
|
|
Ширина сопел на среднем диаметре |
Bccp |
принимается |
мм |
24,0 |
38,5 |
30,4 |
39,1 |
49,6 |
|
|
Задний осевой зазор |
S2 |
принимается |
мм |
19,7 |
23,8 |
15,8 |
21,9 |
32,8 |
2.2 Расчет закона закрутки первой ступени турбины компрессора
В первой ступени турбины компрессора принимаем обратный закон закрутки rtg?1=const, hu(r)=const. Целью этого закона является пропуск большего расхода у корня для снижения градиента реактивности по радиусу и уменьшение диапазона изменения угла ?1, что важно при проектировании охлаждаемых рабочих лопаток.
Расчет сведен в табл. 2.2
Таблица 2.2
Расчет закона закрутки первой ступени турбины компрессора
|
Наименование величины |
Формула |
Обозна-чение |
Размер-ность |
Сечение |
|||
|
Корн. |
Средн. |
Периф. |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Относительный радиус |
- |
0,89 |
1,00 |
1,11 |
|||
|
Угол выхода потока из сопел |
?1 |
град |
17,8 |
16,0 |
14,5 |
||
|
Осевая составляющая скорости за СА |
C1a |
м/с |
223,3 |
181,4 |
150,1 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C1u |
м/с |
695,1 |
632,6 |
579,4 |
||
|
Скорость газа на выходе из сопел |
C1 |
м/с |
730,1 |
658,1 |
598,5 |
||
|
Осевая составляющая скорости за РЛ |
C2a |
м/с |
150,0 |
150,0 |
150,0 |
||
|
Окружная скорость |
U1 |
м/с |
309,3 |
346,5 |
383,7 |
||
|
Окружная скорость |
U2 |
м/с |
318,6 |
356,9 |
395,1 |
||
|
Адиабатический теплоперепад в соплах |
hcад |
кДж/кг |
277,5 |
225,5 |
186,5 |
||
|
Термодинамическая степень реактивности |
?т |
- |
0,08 |
0,25 |
0,38 |
||
|
Угол входа потока на РЛ |
?1 |
град |
30,1 |
32,4 |
37,5 |
||
|
Скорость входа потока на РЛ |
W1 |
м/с |
445,8 |
338,8 |
246,7 |
||
|
Скорость выхода потока из РЛ |
W2 |
м/с |
470,1 |
489,1 |
510,8 |
||
|
Угол выхода потока из РЛ |
?2 |
град |
18,6 |
17,9 |
17,1 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W2u |
м/с |
445,5 |
465,5 |
488,2 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C2u |
м/с |
127,0 |
108,7 |
93,1 |
||
|
Угол выхода потока за РЛ |
?2 |
град |
49,8 |
54,1 |
58,2 |
||
|
Кинематическая степень реактивности |
?кин |
- |
0,08 |
0,24 |
0,37 |
||
|
Удельная работа на ободе |
hн |
кДж/кг |
178,4 |
184,2 |
189,4 |
||
|
Скорость выхода потока |
C2 |
м/с |
196,5 |
185,2 |
176,5 |
||
|
Статическая температура за СА |
T1 |
К |
1226,3 |
1267,0 |
1297,4 |
||
|
Статическое давление за СА |
P1 |
МПа |
0,9514 |
1,0982 |
1,2190 |
||
|
Температура заторможенного потока за РЛ |
T1w* |
К |
1307,1 |
1313,6 |
1322,1 |
||
|
Скорость звука на выходе из СА |
a1 |
м/с |
681,4 |
692,6 |
700,8 |
||
|
Число Маха на выходе из СА |
с1/а1 |
Mc1 |
- |
0,98 |
0,93 |
0,85 |
|
|
Число Маха на входе в РК |
w1/a1 |
M1w |
- |
0,65 |
0,49 |
0,35 |
По результатам расчета закона закрутки построены треугольники скоростей (рис.2.2) и графики изменения реактивности, углов и скоростей потока по радиусу ступени (рис. 2.3-2.5).
2.3 Расчет закона закрутки второй ступени турбины компрессора
Во второй ступени турбины компрессора также принимаем обратный закон закрутки rtg?1=const, hu(r)=const.
Расчет сведен в табл. 2.3
Таблица 2.3
Расчет закона закрутки второй ступени турбины компрессора
|
Наименование величины |
Формула |
Обозна-чение |
Размер-ность |
Сечение |
|||
|
Корн. |
Средн. |
Периф. |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Относительный радиус |
- |
0,84 |
1,00 |
1,16 |
|||
|
Угол выхода потока из сопел |
?1 |
град |
18,9 |
16,0 |
13,9 |
||
|
Осевая составляющая скорости за СА |
C1a |
м/с |
221,7 |
160,8 |
121,5 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C1u |
м/с |
648,0 |
560,6 |
492,2 |
||
|
Скорость газа на выходе из сопел |
C1 |
м/с |
684,9 |
583,2 |
507,0 |
||
|
Осевая составляющая скорости за РЛ |
C2a |
м/с |
160,0 |
160,0 |
160,0 |
||
|
Окружная скорость |
U1 |
м/с |
310,5 |
370,5 |
430,4 |
||
|
Окружная скорость |
U2 |
м/с |
318,6 |
380,1 |
441,6 |
||
|
Адиабатический теплоперепад в соплах |
hcад |
кДж/кг |
244,2 |
177,1 |
133,8 |
||
|
Термодинамическая степень реактивности |
?т |
- |
0,01 |
0,28 |
0,46 |
||
|
Угол входа потока на РЛ |
?1 |
град |
33,3 |
40,2 |
63,0 |
||
|
Скорость входа потока на РЛ |
W1 |
м/с |
403,8 |
249,0 |
136,3 |
||
|
Скорость выхода потока из РЛ |
W2 |
м/с |
387,7 |
424,6 |
468,1 |
||
|
Угол выхода потока из РЛ |
?2 |
град |
24,4 |
22,1 |
20,0 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W2u |
м/с |
353,1 |
393,3 |
440,0 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C2u |
м/с |
34,6 |
13,2 |
-1,6 |
||
|
Угол выхода потока за РЛ |
?2 |
град |
78,8 |
85,3 |
90,6 |
||
|
Кинематическая степень реактивности |
?кин |
- |
0,01 |
0,26 |
0,43 |
||
|
Удельная работа на ободе |
hн |
кДж/кг |
193,0 |
205,4 |
215,3 |
||
|
Скорость выхода потока |
C2 |
м/с |
163,7 |
160,5 |
160,0 |
||
|
Статическая температура за СА |
T1 |
К |
1239,0 |
1295,1 |
1331,2 |
||
|
Статическое давление за СА |
P1 |
МПа |
0,9957 |
1,2097 |
1,3654 |
||
|
Температура заторможенного потока за РЛ |
T1w* |
К |
1309,9 |
1322,1 |
1339,3 |
||
|
Скорость звука на выходе из СА |
a1 |
м/с |
681,4 |
692,6 |
700,8 |
||
|
Число Маха на выходе из СА |
с1/а1 |
Mc1 |
- |
1,01 |
0,84 |
0,72 |
|
|
Число Маха на входе в РК |
w1/a1 |
M1w |
- |
0,59 |
0,36 |
0,19 |
По результатам расчета закона закрутки построены треугольники скоростей (рис.2.6) и графики изменения реактивности, углов и скоростей потока по радиусу ступени (рис. 2.7-2.9).
2.4 Расчет закона закрутки первой ступени силовой турбины
Для первой ступени силовой турбины выбираем закон постоянства циркуляции С1ur 2=const, С1а(r)=constРасчет сведен в табл. 2.4.
Таблица 2.4
Расчет закона закрутки первой ступени силовой турбины
|
Наименование величины |
Формула |
Обозна-чение |
Размер-ность |
Сечение |
|||
|
Корн. |
Средн. |
Периф. |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Относительный радиус |
- |
0,868 |
1,000 |
1,132 |
|||
|
Угол выхода потока из сопел |
?1 |
град |
18,5 |
21,0 |
23,4 |
||
|
Осевая составляющая скорости за СА |
C1a |
м/с |
149,3 |
149,3 |
149,3 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C1u |
м/с |
446,9 |
389,0 |
344,4 |
||
|
Скорость газа на выходе из сопел |
C1 |
м/с |
471,2 |
416,6 |
375,4 |
||
|
Осевая составляющая скорости за РЛ |
C2a |
м/с |
155 |
155 |
155 |
||
|
Окружная скорость |
U1 |
м/с |
223,4 |
257,5 |
291,5 |
||
|
Окружная скорость |
U2 |
м/с |
225,7 |
260,1 |
294,4 |
||
|
Адиабатический теплоперепад в соплах |
hcад |
кДж/кг |
115,6 |
90,4 |
73,4 |
||
|
Термодинамическая степень реактивности |
?т |
- |
0,130 |
0,320 |
0,448 |
||
|
Угол входа потока на РЛ |
?1 |
град |
33,7 |
48,6 |
70,5 |
||
|
Скорость входа потока на РЛ |
W1 |
м/с |
268,7 |
199,0 |
158,4 |
||
|
Скорость выхода потока из РЛ |
W2 |
м/с |
299,0 |
340,0 |
382,6 |
||
|
Угол выхода потока из РЛ |
?2 |
град |
31,2 |
27,1 |
23,9 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W2u |
м/с |
255,7 |
302,6 |
349,8 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C2u |
м/с |
30,0 |
42,5 |
55,4 |
||
|
Угол выхода потока за РЛ |
?2 |
град |
79,0 |
74,7 |
70,3 |
||
|
Кинематическая степень реактивности |
?кин |
- |
0,067 |
0,327 |
0,504 |
||
|
Удельная работа на ободе |
hн |
кДж/кг |
107,1 |
111,6 |
117,1 |
||
|
Скорость выхода потока |
C2 |
м/с |
157,9 |
160,7 |
164,6 |
||
|
Статическая температура за СА |
T1 |
К |
936,0 |
957,6 |
972,2 |
||
|
Статическое давление за СА |
P1 |
МПа |
0,2864 |
0,3152 |
0,3359 |
||
|
Температура заторможенного потока за РЛ |
T1w* |
К |
968,3 |
975,3 |
983,4 |
||
|
Скорость звука на выходе из СА |
a1 |
м/с |
599,8 |
606,7 |
611,3 |
||
|
Число Маха на выходе из СА |
с1/а1 |
Mc1 |
- |
0,786 |
0,687 |
0,614 |
|
|
Число Маха на входе в РК |
w1/a1 |
M1w |
- |
0,448 |
0,328 |
0,259 |
По результатам расчета закона закрутки построены треугольники скоростей (рис.2.10) и графики изменения реактивности, углов и скоростей потока по радиусу ступени (рис. 2.11-2.13).
2.5 Расчет закона закрутки второй ступени силовой турбины
Для второй ступени силовой турбины выбираем закон постоянства циркуляции С1ur 2=const, С1а(r)=const.
Расчет сведен в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Расчет закона закрутки второй ступени силовой турбины
|
Наименование величины |
Формула |
Обозна-чение |
Размер-ность |
Сечение |
|||
|
Корн. |
Средн. |
Периф. |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Относительный радиус |
- |
0,837 |
1,000 |
1,163 |
|||
|
Угол выхода потока из сопел |
?1 |
град |
20,5 |
24,0 |
27,3 |
||
|
Осевая составляющая скорости за СА |
C1a |
м/с |
153,9 |
153,9 |
153,9 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C1u |
м/с |
411,6 |
345,6 |
298,0 |
||
|
Скорость газа на выходе из сопел |
C1 |
м/с |
439,5 |
378,3 |
335,4 |
||
|
Осевая составляющая скорости за РЛ |
C2a |
м/с |
170 |
170 |
170 |
||
|
Окружная скорость |
U1 |
м/с |
223,0 |
266,5 |
310,1 |
||
|
Окружная скорость |
U2 |
м/с |
225,7 |
269,8 |
313,8 |
||
|
Адиабатический теплоперепад в соплах |
hcад |
кДж/кг |
100,5 |
74,5 |
58,6 |
||
|
Термодинамическая степень реактивности |
?т |
- |
0,1364 |
0,360 |
0,497 |
||
|
Угол входа потока на РЛ |
?1 |
град |
39,2 |
62,8 |
94,5 |
||
|
Скорость входа потока на РЛ |
W1 |
м/с |
243,5 |
173,0 |
154,4 |
||
|
Скорость выхода потока из РЛ |
W2 |
м/с |
286,7 |
320,4 |
354,9 |
||
|
Угол выхода потока из РЛ |
?2 |
град |
36,4 |
32,0 |
28,6 |
||
|
Окружная проекция относительной скорости |
W2u |
м/с |
230,8 |
271,6 |
311,6 |
||
|
Окружная проекция абсолютной скорости |
C2u |
м/с |
5,1 |
1,8 |
-2,3 |
||
|
Угол выхода потока за РЛ |
?2 |
град |
88,3 |
89,4 |
90,8 |
||
|
Кинематическая степень реактивности |
?кин |
- |
0,088 |
0,355 |
0,516 |
||
|
Удельная работа на ободе |
hн |
кДж/кг |
93,5 |
93,2 |
92,2 |
||
|
Скорость выхода потока |
C2 |
м/с |
170,1 |
170,0 |
170,0 |
||
|
Статическая температура за СА |
T1 |
К |
853,1 |
875,5 |
889,3 |
||
|
Статическое давление за СА |
P1 |
МПа |
0,1885 |
0,2101 |
0,2243 |
||
|
Температура заторможенного потока за РЛ |
T1w* |
К |
879,7 |
888,9 |
899,9 |
||
|
Скорость звука на выходе из СА |
a1 |
... |
Подобные документы
Назначение, конструкция технологические особенности и принцип работы основных частей газотурбинной установки. Система маслоснабжения ГТУ. Выбор оптимальной степени сжатия воздуха в компрессоре. Тепловой расчет ГТУ на номинальный и переменный режим работы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.05.2015Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.
курсовая работа [362,8 K], добавлен 10.06.2010Схема и принцип действия газотурбинной установки. Выбор оптимальной степени повышения давления в компрессоре теплового двигателя из условия обеспечения максимального КПД. Расчет тепловой схемы ГТУ с регенерацией. Расчёт параметров турбины и компрессора.
курсовая работа [478,8 K], добавлен 14.02.2013Описание исследуемой подсистемы "Тепловой двигатель". Расчет процесса сжатия воздуха в компрессоре, камеры сгорания, расширения рабочего тела в турбине. Описание первой, второй и третьей ступеней подсистемы "Теплообменная группа". Энергетический баланс.
курсовая работа [793,4 K], добавлен 03.05.2012Состав продуктов сгорания топливного газа. Расчет осевого компрессора и газовой турбины, цикла, мощности и количества рабочего тела. Определение диаметров рабочих лопаток, числа ступеней. Технические характеристики агрегатов ГТНР-16 и ГПА "Надежда".
курсовая работа [3,1 M], добавлен 16.04.2014Принципиальная схема простейшей газотурбинной установки, назначение и принцип действия; термодинамические диаграммы. Определение параметров сжатого воздуха в компрессоре; расчет камеры сгорания. Расширение дымовых газов в турбине; энергетический баланс.
курсовая работа [356,9 K], добавлен 01.03.2013Построение теплового процесса расширения пара в турбине. Определение расхода охлаждающей воды в конденсаторе. Исследование эффективности ПГУ при многоступенчатом сжатии воздуха в компрессоре. Определение и расчет мощности, развиваемой паровой турбиной.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.05.2014Выбор оптимальной степени расширения в цикле газотурбинной установки. Уточненный расчет тепловой схемы. Моделирование осевого компрессора. Газодинамический расчет ступеней турбины по среднему диаметру. Размеры диффузора, входного и выходного патрубков.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 14.06.2015Расчет тепловой схемы, коэффициента полезного действия, технико-экономических показателей газотурбинной установки. Определение зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при разных значениях начальных температур воздуха и газа.
курсовая работа [776,2 K], добавлен 11.06.2014Расчет тепловой схемы, коэффициента полезного действия, технико-экономических показателей ГТН–16. Определение расчётных зависимостей внутреннего КПД цикла от степени повышения давления при различных значениях начальных температур воздуха и газа.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 07.02.2016Построение процесса расширения пара в турбине в H-S диаграмме. Определение параметров и расходов пара и воды на электростанции. Составление основных тепловых балансов для узлов и аппаратов тепловой схемы. Предварительная оценка расхода пара на турбину.
курсовая работа [93,6 K], добавлен 05.12.2012Тепловая схема энергоблока. Построение процесса расширения пара, определение его расхода на турбину. Расчет сетевой подогревательной установки. Составление теплового баланса. Вычисление КПД турбоустановки и энергоблока. Выбор насосов и деаэраторов.
курсовая работа [181,0 K], добавлен 11.03.2013Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.
курсовая работа [146,5 K], добавлен 09.08.2012Расчет паровой турбины, параметры основных элементов принципиальной схемы паротурбинной установки и предварительное построение теплового процесса расширения пара в турбине в h-s-диаграмме. Экономические показатели паротурбинной установки с регенерацией.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.07.2013Построение процесса расширения пара в турбине в h-S диаграмме. Составление сводной таблицы параметров пара и воды. Составление материальных и тепловых балансов всех элементов схемы. Расчет показателей тепловой экономичности атомной электрической станции.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 08.11.2015Расчет объемов воздуха и продуктов сгорания котельной установки. Определение коэффициентов избытка воздуха, объемных долей трехатомных газов и концентрации золовых частиц. Расчет энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчет поверхностей нагрева котла.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.05.2015Тепловой расчет бензинового двигателя. Средний элементарный состав бензинового топлива. Параметры рабочего тела. Параметры окружающей среды и остаточные газы. Процесс впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла.
контрольная работа [588,6 K], добавлен 24.03.2013Расчет объемов и энтальпии воздуха и продуктов сгорания. Расчетный тепловой баланс и расход топлива котельного агрегата. Проверочный расчет топочной камеры. Конвективные поверхности нагрева. Расчет водяного экономайзера. Расход продуктов сгорания.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 11.04.2012Расчет схемы конденсационного энергоблока мощностью 210 МВт с турбиной. Характеристика теплового расчёта парогенератора. Параметры пара и воды турбоустановки, испарительной установки. Энергетические показатели турбоустановки и энергоблока, расчет котла.
курсовая работа [165,5 K], добавлен 08.03.2011Описание конструкции котлоагрегата, его поверочный тепловой и аэродинамический расчет. Определение объемов, энтальпий воздуха и продуктов сгорания. Расчет теплового баланса и расхода топлива. Расчет топочной камеры, разработка тепловой схемы котельной.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 07.01.2016
