logo
konspekt_TVaD

2. Предварительный расчет тВаД

Задание: Рассчитать ТВаД с эффективной мощностью Ne = 5000 кВт и удельным расходом топлива се.зад = 0,254 кг/кВт·ч в стандартных атмосферных условиях (Тн = 288 K, рн = 101300 Па). Двигатель предназначен для привода электрогенератора ГТУ.

Принимаем следующие значения величин:

– стехиометрический коэффициент топливного газа;

– низшая теплотворная способность топливного газа;

– коэффициент сохранения полного давления в ВЗ;

– коэффициент сохранения полного давления в КС;

– коэффициент полноты сгорания в КС;

– коэффициент сохранения полного давления в ВУ;

– коэффициент полезного действия компрессора;

– коэффициент полезного действия турбины (ТК+СТ);

– коэффициент полезного действия свободной турбины;

– коэффициент полезного действия турбины компрессора;

– коэффициент полезного действия трансмиссии;

– механический КПД, Учитывающий затраты мощности на трение в подшипниках и привод агрегатов;

– коэффициент скорости выходного устройства;

– коэффициент, учитывающий отбор воздуха на охлаждение и другие нужды, а также утечки через лабиринтные уплотнения;

– коэффициент, учитывающий увеличение температуры газа в конце процесса расширения из-за неадиабатичности процесса (подогрев газа в результате трения);

– коэффициент, учитывающий массу топлива, введенного в двигатель;

Выбираем: = 1200 K и ; = 6,9,12,15; сс = 180 м/с и 220 м/с.

Определяем свободную энергию в двигателе

, Дж/кг. (3.4)

Определяем удельную мощность двигателя

. (3.5)

Определяем удельный расход топлива

. (3.6)

Примечание.. В предварительном расчете принимать значения ср = 1005 Дж/кг·K, k = 1,399.

Значения ср.г и kг рассчитываются по специальным программам, либо определяются по справочным таблицам в зависимости от средней температуры рабочего тела в КС

, 3.7

где – полная температура воздуха за компрессором

. 3.8

и коэффициента избытка воздуха α, который определяется по справочным графикам для значений и ,

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

K

сс,

(м/с)

Nуд,

(Дж/кг)·103

се,

кг.т/кВт·ч

1

2

3

4

5

1200

180

6

204,3

0,3215

9

218,4

0,278

12

213,6

0,261

15

206,7

0,250

220

6

196,9

0,340

9

211

0,287

12

206,3

0,269

15

199,3

0,259

1300

180

6

242,3

0,324

9

263,7

0,274

12

263,2

0,256

15

259,7

0,244

220

6

235

0,335

9

256,4

0,283

12

255,8

0,267

15

252,3

0,253

По полученным данным строим графики (см. рис. 3.3, 3.4). Из анализа графиков видно, что заданный удельный расход топлива се = 0,254 кг/кВт·ч обеспечивается при параметрах: , и сс =180 м/c.

Анализируя графики удельной мощности, видим, что при этих параметрах лишь незначительно ниже максимального ее значения.

Более низкий удельный расход топлива можно получить при тех же и сс =180 м/c, но при . Однако степень повышения давления труднее реализовать в однокаскадном компрессоре, так как понадобится большое число ступеней компрессора, сложная система его регулирования, что вызовет трудности в обеспечении достаточно высоких КПД и широкого диапазона его устойчивой работы.

Поэтому в качестве «исходных» выбираем параметры: , и . При этом получим предварительные значения: се = 0,253 кг/(кВт·ч); Nуд = 258,2·103 Дж/кг (258,2 кВт·с/кг).

Рис.3.4. Зависимости

Рис.3.3. Зависимости