17 Газотурбинные установки
17.51 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры в характерных точках, количество отведенной теплоты, работу и термический к.п.д. цикла, если начальные параметры рабочего тела р1=0,1 МПа, t1=22ºС, степень повышения давления в компрессоре равна 6, количество подводимой теплоты 210 кДж/кг.
Определить также изменение энтальпии, энтропии и внутренней энергии, количество тепла и работу в каждом из процессов.
17.52 Идеальный цикл газотурбинной установки (ГТУ)
Рассчитать основной цикл газотурбинной установки с подводом тепла при постоянном давлении. Определить параметры (p, v, T) характерных точек цикла. Для всех процессов цикла рассчитать количество тепла, работу, изменение удельной энтальпии, энтропии рабочего тела. Определить термический КПД. Расчет произвести для 1 кг рабочего тела, которое обладает свойствами воздуха.
Начальное состояние воздуха: Р1=1 бар, Т1=330 К, степень сжатия , степень предварительного расширения . Теплоемкость воздуха принять постоянной, как для двухатомного газа. Результаты расчета представить в таблице. Изобразить цикл в p-v и T-s координатах.
Ответить на контрольные вопросы:
Что такое газотурбинная установка?
Виды газотурбинных установок и их принцип работы?
Таблица 1 — Исходные данные
| Вариант | ε | ρ |
| 28 | 4,2 | 2,0 |
17.53 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты и регенерацией определить параметры рабочего тела (воздух) в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела p1=0,1 МПа, t1=27 °С, степень повышения давления в компрессоре β=5,5 степень регенерации δ=0,7, максимальная температура в цикле t3=727 °C. Сравните КПД регенеративного и простого циклов.
17.54 ГТУ работает с подводом теплоты при p=const. Начальные параметры воздуха: t=+30ºC, p=791 мм.рт.ст., степень сжатия воздуха в компрессоре 8,0, количество подведенной теплоты 1140 кДж/кг, k=1,4. Провести термодинамический расчет цикла ГТУ (определить параметры состояния в рабочих точках, энергетические составляющие в каждом процессе), сравнить КПД, вычисленные по формуле и на основе т/д расчета.
17.55 ГТУ работает с подводом теплоты при p=const. Начальные параметры воздуха: t=–30ºC, p=1,08 бар, степень сжатия воздуха в компрессоре 6,0, количество подведенной теплоты 970 кДж/кг, k=1,4. Провести термодинамический расчет цикла ГТУ (определить параметры состояния в рабочих точках, энергетические составляющие в каждом процессе), сравнить КПД, вычисленные по формуле и на основе т/д расчета.
17.56 Дан идеальный цикл газовой турбины с подводом теплоты при p=const. Найти параметры в характерных точках цикла, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной теплоты, если известно: p1 кПа; t1 °С ; t3 °С. Теплоемкость с=const. Рабочее тело — воздух. Степень повышения давления p2/p1=λ . Коэффициент k=1,4.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | p1 кПа | t1, °С | t3, °С | λ |
| 6 | 200 | 10 | 750 | 12 |
17.57 Для идеального цикла газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении определить значения основных параметров в переходных точках, термический КПД, полезную работу, подведенную и отведенную теплоту, если в начальной точке цикла р1 = 0,1 МПа, t1 = 17ºС, температура в конце подвода теплоты t3 и степень повышения давления λ. Рабочее тело – 1 кг сухого воздуха.
Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №1
| Предпоследняя цифра шифра | t3, ºС | λ |
| 0 | 660 | 6,4 |
Все задачи из: Жданов Н.В. Термодинамика и теплопередача. ОмГУПС Омск 2013
17.58 Расчет теоретического и действительного циклов ГТУ
Выполняется расчет простого цикла ГТУ для условной двухвальной установки. Схема установки и теоретический цикл в координатах «давление — удельный объем » представлены на рис. 1.
Исходные данные:
— параметры окружающей среды р0=0,1 МПа; Т0=293 К;
— степень повышения давления в компрессоре πК;
— степень повышения температуры в КС θ;
— изоэнтропический (адиабатический) КПД компрессора ηК;
— внутренний КПД турбины ηТ.
При расчете теоретического цикла (цикл Брайтона), состоящего из двух изобар и двух адиабат, полагаем, что рабочим телом на протяжении всего процесса является воздух, для которого:
— показатель адиабатного процесса k=1,4;
— газовая постоянная R=287,4 Дж/(кг·К);
— теплоемкость в изобарном процессе ср=kR/(k-1), Дж/(кг·К).
При расчете действительного цикла полагаем, что в компрессоре сжимается воздух (термодинамические параметры указаны выше), а в газовой турбине расширяется смесь продуктов сгорания органического топлива и воздуха, для которой:
— показатель адиабатного процесса kг=1,37;
— газовая постоянная Rг=285 Дж/(кг·К);
— теплоемкость в изобарном процессе срг=kгRг/(kг-1), Дж/(кг·К).
При расчете циклов пренебрегаем влиянием температуры на термодинамические параметры рабочего тела.
Таблица 1 — Исходные данные
| Вариант | πК | θ | ηК | ηТ |
| 00 | 14 | 2 | 0,86 | 0,86 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
Методические указания: Тимошенко Д.В. Газотурбинные установки ТОГУ 2018
ВУЗ: ТОГУ
Все задачи из: Тимошенко Д.В. Газотурбинные установки ТОГУ 2018
17.59 Для теоретического цикла ГТУ с подводом тепла при постоянном давлении определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках цикла, подведенное и отведенное тепло, работу и термический КПД цикла, если начальное давление р1=0,1 МПа, начальная температура t1=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре ρ, температура газа перед турбиной t3. Определить теоретическую мощность ГТУ при заданном расходе воздуха G. Дать схему и цикл установки в pυ- и Ts — диаграммах. Данные для решения задачи выбрать из табл. 7.
Указание: теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.
Ответить на вопросы:
— как влияет температура t3 на мощность ГТУ при выбранной степени повышения давления ρ?
— определить ηt ГТУ для вашего варианта задачи, если рабочее тело — гелий и объяснить влияние атомности газа на экономичность ГТУ.
Таблица 7
| Вариант | ρ=p2/p1 | t3, °С | G, кг/c |
| 1 | 6 | 700 | 35 |
Все задачи из: Ахмылова М.А. Техническая термодинамика Чита ЧитГТУ 1997
17.60 Определить термический КПД идеального цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и двухступенчатым изобарным подводом теплоты, если начальные параметры рабочего тела (воздух) p1=0,l МПа, t1=27 °C, температура рабочего тела после охлаждения в воздухоохладителе равна 47 °С, максимальная температура рабочего тела после подвода теплоты в каждой камере сгорания равна 727 °С, степень повышения давления в каждой ступени компрессора βк=2,5, степень понижения давления в каждой ступени турбины βт=2,5.
