Головна |
Дійсний цикл ГТУ з підведенням тепла при p = const зображений на рис. 2.4.
З виразів для внутрішніх відносних ККД турбіни і компресора (2.13), (2.14) знайдемо дійсні роботи турбіни і компресора и (Теоретичні значення и см. в завданні 2.1):
,
.
знаючи значення и і використовуючи вирази (2.15), (2.16), можна знайти температури Т2д и Т4д:
;
.
Тоді питомі кількості підведеної і відведеної теплоти, а також корисно використовувана теплота дійсного циклу
,
,
.
Корисна робота циклу
.
Внутрішній ККД циклу
.
2.5. Газотурбінна установка працює по циклу з підведенням теплоти при постійному тиску. Параметри повітря перед компресором: ; максимальна температура в циклі . потужність ГТУ . Ступінь підвищення тиску в компресорі ? = 7,2. Робоче тіло має властивості повітря; теплоємності вважати постійними, обумовленими за допомогою молекулярно-кінетичної теорії.
Розрахувати теоретичний цикл ГТУ без урахування втрат, визначивши параметри робочого тіла в характерних точках циклу, термічний ККД циклу , Масова витрата повітря і теплову потужність камери згоряння .
Зобразити розрахований цикл ГТУ в координатах p-v и T-s в масштабі.
відповідь:
стан | параметри | ||
p, бар | T, K | v, м3/ кг | |
0,95 | 248,0 | 0,7492 | |
6,84 | 434,9 | 0,1829 | |
6,84 | 1053,0 | 0,4418 | |
0,95 | 599,0 | 1,8097 |
Цикл в координатах p-v и T-s представлений на рис. 2.5.
Мал. 2.5. До задачі 2.5
Примітка. Визначення ентропії в характерних точках циклу розглянуто в завданні 1.2.
2.6. Зробити розрахунок дійсного циклу ГТУ, описаної в завданню 2.5, при заданих значеннях відносних внутрішніх ККД компресора і турбіни . Зобразити розрахований цикл ГТУ на діаграмі T-s з урахуванням масштабу.
відповідь:
діаграма T-s циклу представлена ??на рис. 2.6.
Мал. 2.6. До задачі 2.6
2.7. Розрахувати дійсний цикл ГТУ, описаної в задачах 2.5 і 2.6, з урахуванням регенерації теплоти, ступінь якої дорівнює . Зобразити розрахований цикл ГТУ на діаграмі T-s з урахуванням масштабу.
відповідь:
діаграма T-s циклу представлена ??на рис. 2.7.
2.8. Газотурбінна установка працює по циклу з підведенням теплоти при p = Const. Ступінь підвищення тиску ? = 12.
Розрахувати термічний ККД ГТУ для двох випадків: 1) робочим тілом є повітря; 2) робочим тілом є гелій.
відповідь: 1) ?t = 0,508; 2) ?t = 0,630.
Мал. 2.7. До задачі 2.7
2.9. Газотурбінна установка працює по циклу з підведенням теплоти при постійному тиску. Відомі параметри: р1 = 0,1 МПа; t1 = 40 оС; t4 = 400 оС; ступінь підвищення тиску в компресорі ? = 8. Робоче тіло має властивості повітря, теплоємності вважати постійними, обумовленими за допомогою молекулярно-кінетичної теорії.
Визначити параметри робочого тіла в характерних точках циклу, роботу, що здійснюються за цикл, і термічний ККД установки.
відповідь:
стан | параметри | ||
p, бар | T, K | v, м3/ кг | |
0,8983 | |||
0,2034 | |||
0,4375 | |||
1,9320 |
.
2.10. Як зміниться термічний ККД установки, описаної в завданню 2.9, при введенні граничної регенерації тепла?
відповідь: тобто ККД збільшиться з 44,8 до 53,3%.
2.11. Газотурбінна установка працює по циклу з підведенням теплоти при постійному тиску (див. Рис. 2.1). Відомі ступінь підвищення тиску в компресорі ? = 8 і ступінь попереднього розширення робочого тіла в процесі підведення тепла
Знайти термічний ККД цього циклу і порівняти його з циклом двигуна внутрішнього згоряння з підведенням теплоти при постійному тиску, якщо в обох циклах однакові ступеня стиснення ? і ступеня попереднього розширення ?. зобразити діаграми p-v и T-s циклів без урахування масштабу, наклавши їх один на одного.
відповідь:
діаграми p-v и T-s циклів представлені на рис. 2.8.
Мал. 2.8. До задачі 2.11
2.12. Розрахувати теоретичний цикл ГТУ з двоступінчастим стисненням і двоступінчастим розширенням робочого тіла і з граничною регенерацією теплоти (див. Рис. 2.9). Параметри повітря на вході в першу щабель компресора: . Ступінь підвищення тиску в обох ступенях компресора однакова: ?1 = ?2 = 2,4. Охолодження повітря після першого ступеня компресора виробляється до . Температура газів перед обома ступенями турбіни однакова і дорівнює 800 оС. Тиск робочого тіла після першого ступеня турбіни 2,4 бар. Визначити параметри робочого тіла в характерних точках циклу і термічний ККД ГТУ.
Зобразити цикл в p-v и T-s координатах без урахування масштабу.
Мал. 2.9. До задачі 2.12
відповідь:
стан | параметри | ||
p, бар | T, K | v, м3/ кг | |
0,8409 | |||
2,4 | 376,3 | 0,4500 | |
2,4 | 0,3504 | ||
5,76 | 376,3 | 0,1875 | |
5,76 | 0,5346 | ||
2,4 | 836,5 | 1,0003 | |
2,4 | 1,283 | ||
836,5 | 2,401 |
.
діаграми p-v и T-s ціклапредставлени на рис. 2.10.
2.13. Визначити термічний ККД циклу ГТУ, описаної в завданню 2.12, якщо ступінь регенерації теплоти ? = 0,7.
відповідь:
2.14. Визначити термічний ККД циклу ГТУ, описаної в завданню 2.12, за умови виключення системи регенерації.
відповідь: .
Мал. 2.10. До задачі 2.12
2.15.Газотурбінна установка працює по циклу з двоступінчастим стисненням і двоступінчастим розширенням робочого тіла, а також з регенерацією теплоти (див. Рис. 2.9). Параметри повітря на вході в першу щабель компресора: . Ступеня підвищення тиску в обох ступенях компресора і ступеня зниження тиску в обох ступенях турбінах однакові: ? = 2,3. Охолодження повітря після першого ступеня компресора виробляється до . Температура газів перед обома ступенями турбінами однакова і дорівнює 827 оС. Витрата повітря 250 т / год. Визначити термічний ККД і теоретичну потужність ГТУ.
відповідь: .
2.16.Визначити термічний ККД циклу ГТУ, описаної в завданню 2.15, за умови виключення системи регенерації.
відповідь:
Рішення | ЦИКЛИ паротурбінних установок
ЦИКЛИ ПОРШНЕВИХ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ | Рішення | ЦИКЛИ ГАЗОТУРБІННИХ УСТАНОВОК | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення | Рішення. |