Задача
Рассчитать цикл газового двигателя: двигателя внутреннего сгорания (ДВС)или газотурбинного двигателя (ГТД),рис.1.
Номер цикла, а также исходные данные для расчета приведены в табл. 1 по вариантам. Размерность величин, приведенных в табл. 1: р[бар], v [м3/кг],
Принять, что рабочее тело обладает свойствами воздуха.
Рассчитать параметры (р, v, Т) в узловых точках цикла, подведенную (q1), отведенную (q2) теплоту, работу (l) и термический КПД (ηt) цикла.
Теплоемкость воздуха принять постоянной. Показать цикл в T-s- диаграмме. Результаты расчета представить в виде табл.2.
Ответить на вопросы:
•для вариантов с расчетом цикла ДВС:
1. чем отличается обратимый цикл ДВС от реального?
2.Как влияет степень сжатия 
и начальные параметры рабочего тела (p1, T1) на термический КПД цикла?
•Для вариантов с расчетом цикла ГТД:
1. приведите схему ГТД для Вашего варианта.
2. в чем состоят преимущества и недостатки газотурбинных двигателей по сравнению с ДВС?
Рис. 1 Циклы ГТД и ДВС
| Таблица 1 | |||||
| № вар. | № цикла | Исходные данные | |||
| p1=0,8 | t1=-12 | β=p2/p1=7 | ρ=2,5 | ||
| p1=1,0 | t1=30 | υ2=0,124 | p3=3O,5 υ4=0,149 | ||
| p1=l,0 | υl=1,09 | p2=12,3 | t3=952 | ||
| p1=l,0 | t1=27 | p2=10 | t3=1000 | ||
| p1=l,0 | t1=20 | t2=220 | t3=1350 | ||
| t1=37 | t3=950 | p1=5 | p2=25 | ||
| p1=1,0 | t1=20 | υ2=0,233 | p3=20 | ||
| t1=60 | p2=8 | t2=32O | υ4=2,4 | ||
| p1=l,0 | t3=950 | p2=7 | р=υ3/υ2=2,2 | ||
| P1=l,0 | υ1=0,84 | p2=6 | t3=1355 | ||
| p1=l,2 | t1=20 | p2=6 | t3=1000 | ||
| p1=1,O | t1=27 | p2=l0 | t3=1000 | ||
| p1=l,0 | t1=17 | t3=600 | p2=8 | ||
| p1=l,0 | υ1=O,861 | t3=700 | p2=10 | ||
| t1=60 | t4=1800 | p1=1,0 | ε= υ1/υ2=l 5, λ=p3/p2= 1,5 | ||
| p1=l,0 | t1=20 | υ3=0,1322 | υ2=0,0661 | ||
| p1=l,0 | t1=70 | ε=v1/v2=12 | p=υ3/υ2=l,67 | ||
| p1=l,0 | p2=50 | p4=70 | p5=3,8 t1=0 | ||
| p1=l,0 | t1=15 | t2=220 | t4=400 | ||
| p1=0,9 | t1=10 | t3=800 | p2=6 | ||
| p1=l,0 | υ1=0,87 | p2=15,2 | t3=1020 υ4=0,149 | ||
| p1=l,0 | t1=15 | t3=780 | p2=4,8 | ||
| p1=l,0 | t1=I5 | p2=5,5 | λ=р3/р2=3,5 | ||
| p1=l,0 | υ1=0,84 | p2=35,1 | t3=l345 | ||
| υ1=0,879 | p1=l,0 | υ2=0,17 | t3=1000 |
Таблица 2
| Точки | р | υ | t | q1 | q2 | l | ηt |
| бар | м3/кг | К | кДж/кг | - | |||
ЗАДАНИЕ 2
Термодинамический анализ цикла энергетической .газотурбиной установки ГТУ- 50-800
При решении данной задачи представляется возможность познакомиться с системой КПД для оценки степени необратимости реальных циклов и способами повышения КПД газотурбинных установок.
Задача
Рис. 2
На рис. 2. и 3. приведены схема и цикл ГТУ, предназначенной для выработки электроэнергии, электрическая мощность Nэ=50 MBt, максимальная температура газов t=800 °C.
Обозначения: K1, К2, Кз – ступени трехступенчатого компрессора, T1, Т2 –ступени двухступенчатой турбины, ПО1, ПО2 – промежуточные охладители, КС1, КС2 – камеры сгорания, Р – регенератор, ЭГ – электрический генератор. Цифры на схеме соответствуют узловым точкам действительного цикла.
Рис. 3.
Установка представляет собой двухвальный агрегат с тремя ступенями сжатия, двумя ступенями расширения и регенерацией тепла. Цикл состоит из адиабатных процессов сжатия и расширения рабочего тела и изобарных процессов подвода и отвода тепла.
В действительных (необратимых адиабатных) процессах сжатия и расширения рабочего тела энтропия увеличивается (процессы 1–2, 3–4, 5–6, 8–9, 10-11). Конечные точки обратимыхадиабатных (s=const) и изобарных процессов обозначены одним штрихом (2', 4', 6', 9', 11', 7/, 12').
Дано:
• параметры воздуха на входе в первую ступень компрессора р1=1бар,t1=20 °C;
• температуры воздуха на входе во вторую и третью ступени компрессора t3=t5=t1=20 oC;
• степени повышения давления в ступенях компрессора β1=β2=βз=2,62;
• температуры продуктов сгорания на входе в ступени турбины t8=t10=800 °C;
• степени понижения давления в ступенях турбины одинаковы β4=β5;
• коэффициент регенерации σ=0,75;
• внутренний относительный КПД ступеней компрессора ηoik=0,8;
• внутренний относительный КПД ступеней турбины ηoiT=0,85;
• КПД камеры сгорания ηoc=0,96;
• механический КПД ступеней турбины ηMT=0,98;
• механический КПД ступеней компрессора ηMk =0,97;
• КПД регенератора η|р=0,96;
• КПД генератора электрического тока ηp=0,99;
Рассчитать:
- температуры в узловых точках обратимого цикла (2',4', 6', 7', 9', 11',12);
- подводимую (q1, кДж/кг) отводимую (q2, кДж/кг) теплоту и термический КПД (ηt) обратимого цикла;
- температуры в узловых точках действительного цикла (2,4,6,7,9,11,12);
- подводимую (q1д, кДж/кг), отводимую (q2д, кДж/кг) теплоту и внутренний КПД (ηi) действительного цикла;
- эффективную работу (le, кДж/кг) газотурбинной установки;
- электрическую работу (lэ, кДж/кг) ГТУ;
- теплоту, выделившуюся при сгорании топлива (q', кДж/кг);
- электрический КПД (ηэ) газотурбинной установки.
Принять, что рабочее тело обладает свойствами воздуха. Расчеты произвести при постоянной теплоемкости μсv=20,8 кДж/(кмоль·К).
- сравните полученные значения термического (ηt), внутреннего (ηi) и электрического (ηэ) коэффициентов полезного действия и сделайте выводы.
- сравните электрический КПД газотурбинной установки с эффективным КПД газотурбинного двигателя с циклом Брайтона и сделайте выводы.
Ответы выделите. Найденные значения температур в узловых точках обратимого и необратимого циклов представьте в виде таблицы. Приведите ответы по всем величинам, которые требуется рассчитать.
ЗАДАНИЕ №2
Дата: 2016-10-02, просмотров: 254.
