Состав 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".
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Федеральное государственное бюджетное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А»

Кафедра «Теплоэнергетика»

Курсовой проект

по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели»

на тему

«Расчет тепловой схемы и тепловой расчет проточной части ГТУ»

Выполнил: студент группы ПТЭ-41

Кульбачук П.В

Проверил

Соколов А.А

Саратов 2013г.



Реферат

Цель работы - расчет тепловой схемы и тепловой расчет проточной части газотурбинной установки, определение диаметров рабочих лопаток, числа ступеней и кпд ступеней лопаток на разных сечениях.



Исходные данные

1) Производитель ОАО Невский завод

2) Модель: ГТНР - 16

3) Мощность: 16 МВТ

4) КПД = 32,53%

5) Степень повышения давления = 7,05

6) Температура газа на выходе = 1213 К

7) Температура воздуха = -5°С

8) Месторождение: Бованенское



Введение

Конструкция агрегата ГТНР-16, отвечающего современным требованиям, выбрана так, чтобы сохранить подсоединительные размеры агрегата ГТК-10, для возможности монтажа на место агрегата ГТК-10 без изменения фундамента.

В ГТНР-16 применены такие усовершенствования, как независимая подвеска среднего подшипника ротора, быстросъемные сотовые уплотнения лопаточного аппарата, воздушное охлаждение корпусных деталей, турбины высокого давления, соплового аппарата 1-й ступени и многое другое.

Кроме того, в конструкции ГПА предусмотрена возможность остановки без стравливания газа из контуров нагнетателя и запуска его в работу под полным давлением в контуре. Это значительно улучшает экологическую обстановку на компрессорной станции и обеспечивает экономию природного газа.

В значительной мере сохранены детали и даже узлы агрегата ГТК-10, позволяющие использовать имеющиеся навыки, инструмент и запчасти при проведении профилактических и ремонтных работ.

При исключении регенератора параметры агрегата позволяют использовать его в теплофикационных схемах. Также ГТНР-16 может использоваться для привода электрогенераторов мощностью 10-16 МВт при наличии соответствующего редуктора.

Высокими показателями экономичности, надежности, ресурсными показателями отличается газотурбинный агрегат «Надежда», мощностью 16,3МВт и с КПД 43%, с регенерацией тепла уходящих газов и промежуточным охлаждением в осевом компрессоре. Основные технические характеристики агрегатов ГТНР-16 и ГПА «Надежда» приведены в таблице.

Широкое внедрение агрегатов «Надежда» на КС позволит обеспечить экономию топливно-энергетических ресурсов на 2,5 млн. тонн условного топлива в год.

Основные технические характеристики агрегатов ГТНР-16 и ГПА «Надежда»:

Параметр	ГТНР-16	ГПА «Надежда»
Номинальная мощность не менее, МВт	16,0	16,3
КПД не менее, %	32,5	43
Расход выхлопных газов, кг/с	100	61
Температура выхлопных газов за турбиной, °C	550	550
Вид топлива	природный газ	природный газ
Расход топливного газа, кг/с (при Qp н-50 МДж/кг)	1,0	0,88
Давление топливного газа, МП	1,5	2,5
Частота вращения силового вала, об/мин	5200	5500
Масса турбоблока, т	60	60



1. Расчет тепловой схемы ГТУ

Расчет камеры сгорания

Объемный состав топливного газа:

Месторождение: Бованенское

Таблица 1

Метан CH4	Этан C2H6	Пропан С3Н8	Бутан С4Н10	Пентан С5Н12	СО2	H2S	N2
96,4%	2,89%	0,05%	0,03%	0,01%	0,22%	следы	0,43%

Относительная плотность по воздуху:

Удельная теплота сгорания: ;

Теоретический расход воздуха, необходимый для сжигания 1нм3 топлива

(1.1)

Состав продуктов сгорания топливного газа:

- трехатомные газы

(1.2)

- водяные пары

(1.3)

- свободный кислород

(1.4)

- свободный азот

(1.5)

- количество сухого воздуха, необходимое для сжигания 1кг топлива

(1.6)

Расчет цикла

Температура воздуха в конце процесса сжатия:

- теоретическая

278

458,98 (1.7)

- действительная

(1.8)



где - КПД осевого компрессора (принято с аналога) [2];

; - показатель адиабаты для воздуха;

- степень повышения давления в компрессоре [2].

Работа, затрачиваемая на сжатие 1кг воздуха в компрессоре

(1.9)

где - удельная теплоемкость воздуха.

Температура газов на входе в газовую турбину

[2];

- показатель адиабаты дымовых газов;

- коэффициент потерь в воздушном тракте и КС;

- коэффициент потерь во всасывающем и выходном трактах;

6,702;

(1.10)

где - КПД турбины.

Работа расширения 1кг рабочего тела в турбине

(1.11)

где - удельная теплоемкость газа.

Расчет мощности и количества рабочего тела

Энтальпия продуктов сгорания

(1.12)

Энтальпия топливного газа на входе в КС

(1.13)

Энтальпия воздуха после компрессора

(1.14)

Количество теплоты, переданное топливному газу в КС

=

(1.15)

где - степень регенерации

Количество теплоты, переданное воздуху в КС:

(1.16)

Уточнить значение ?:

(1.17)

Расчет тепловой схемы после окончательного определения ?

Расход газа через турбину



(1.18)

где [2].

- эффективная энергия (1.19)

(1.20)

- коэффициент, учитывающий дополнительные утечки воздуха через уплотнения

Расход воздуха, подаваемый компрессором

(1.21)

Расход топлива

(1.22)

Мощность, развиваемая газовой турбиной

(1.23)

Мощность, потребляемая компрессором

(1.24)

Коэффициент полезной работы:



0,46 (1.25)

Эффективный КПД ГТУ

(1.26)

где (1.27)

2. Расчет осевого компрессора

Исходные данные:

- начальная температура воздуха перед компрессором (по задани...