17 Газотурбинные установки
17.1 Для идеального цикла ГТУ с подводом теплоты при p=const определить параметры характерных точек, работу расширения, сжатия и полезную, количество отведенной и подведенной теплоты, термический к.п.д. цикла. Начальные параметры рабочего тела: р1=1 бар; степень увеличения давления в компрессоре при адиабатном процессе сжатия β=р2/p1; показатель адиабаты k=1,4. Температура в точке 3 не должна превышать 1000 ºK; рабочее тело — воздух; теплоемкость воздуха постоянная; расчет проводится на 1 кг рабочего тела.
Таблица 2 – Исходные данные
| Вариант | T1, K | β |
| 51 | 302 | 9,95 |
17.2 Для идеального цикла газовой турбины с подводом теплоты при p=const (см. рис.39) определить параметры в характерных точках, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты. Дано: р1=0,1 МПа; t1=17ºC; t3=600ºC; λ=p2/p1=8. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.
Рисунок 39
Ответ: υ1=0,831 м³/кг, υ2=0,189 м³/кг, υ3=0,313 м³/кг, υ4=1,381 м³/кг, t2=254ºC, р2=р3=0,8 МПа, q1=350,2 кДж/кг, q2=192,2 кДж/кг, ηt=0,45.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
17.3 Газовая турбина работает по циклу с подводом теплоты при p=const. Известны параметры: р1=0,1 МПа; t1=40ºC; t4=400ºC, а также степень увеличения давления λ=8. Рабочее тело — воздух.
Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу, совершаемую за цикл и термический к.п.д. Теплоемкость считать постоянной.
Ответ: υ1=0,898 м³/кг,р2=0,8 МПа ,Т2=567 К, υ2=0,203 м³/кг, р3=0,8 МПа, Т3=1219 К, υ3=0,437 м³/кг, р4=0,1 МПа, υ4=1,931 м³/кг, q1=657 кДж/кг, q2=261 кДж/кг, l0=396 кДж/кг, ηt=0,60.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
17.4 (Вариант 28) Рассчитать основной цикл газотурбинной установки — ГТУ (двигателя внутреннего сгорания — ДВС) с подводом тепла при постоянном давлении. Определить параметры (р, υ, Т) характерных точек цикла. Для всех процессов цикла рассчитать количество тепла, работу, изменение внутренней энергии, 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. Остальные данные взять в таблице. Теплоемкость воздуха принять постоянной, как для двухатомного газа. Результаты расчета представить в таблице.
Изобразить цикл в р-υ и T-s диаграммах.
Таблица 4.1
| Вариант | Цикл | ρ=υ3/υ2 | ε=υ1/υ2 | β=р2/р1 |
| 28 | ГТУ | 2,0 | 4,2 | — |
17.5 Рассчитать цикл ГТУ при следующих условиях:
давление р1=0,1 МПа;
температура t1=22ºC;
температура на входе в турбину t3=850ºC;
степень повышения давления π=6;
степень регенерации теплоты σ=0,71.
Определить параметры газа в характерных точках цикла, работу цикла, подведенную и отведенную теплоту, термический к.п.д. цикла.
Изобразить цикл в p-υ и T-s диаграммах.
17.6 В активной ступени газ с начальным давлением р0 = 0,18 МПа и температурой t0 = 650ºС расширяется до р1 = 0,1 МПа. Определить относительный к.п.д. на лопатках, если коэффициент лопаток ψ = 0,9, угол наклона сопла к плоскости диска α1 = 14º, отношение окружной скорости на середине лопатки к действительной скорости истечения газа из сопл u/c1 = 0,5, угол выхода газа из рабочей лопатки β2 = 21º, показатель адиабаты k = 1,35 и газовая постоянная R = 288 Дж/(кг·К).
Ответ: ηо.л = 0,86.
Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf
Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986
17.7 (Вариант 99) Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания (газотурбинной установки), если известны начальные температура и давление (табл.3). Тип цикла и его характеристики приведены в табл.4.
Определить:
— параметры рабочего тела, внутреннюю энергию, энтропию и энтальпию в характерных точках цикла;
— теплоемкость, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии, теплоту и работу для каждого процесса входящего в цикл;
— подведенную и отведенную теплоту, работу и термический КПД цикла;
— построить цикл в рабочей и тепловой диаграммах.
При решении задачи в качестве рабочего тела взять воздух. Начальное состояние соответствует нормальным условиям. Теплоемкость воздуха принять не зависящей от температуры.
Расчет цикла произвести на 1 кг рабочего тела.
Таблица 3
| t1, ºC | р1, бар |
| 0 | 1,2 |
Таблица 4
| n1 | n2 | ε | λ | Тип цикла |
| 1,36 | 1,34 | 1,6 | 6 | V |
17.8 Определить относительные скорости входа газа на лопатки и выхода газа из канала между рабочими лопатками в активной ступени, если известны располагаемый теплоперепад в ступени турбины h0 = 200 кДж/кг, скоростной коэффициент сопла φ = 0,96, угол наклона сопла к плоскости диска α1 = 16º, средний диаметр ступени d = 0,9 м, частота вращения вала турбины n = 3000 об/мин и скоростной коэффициент лопаток ψ = 0,87.
Ответ: ω1 = 473,5 м/с, ω2 = 412 м/с.
Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf
Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986
17.9 Степень повышения давления в компрессоре газотурбинной установки (ГТУ) равна λ, температура рабочего тела (для k=cp/cυ=1,4) перед соплами турбины равна 800ºC. В идеальном цикле ГТУ теплота подводится при постоянном давлении.
Определить основные параметры рабочего тела в переходных точках цикла, термический КПД, удельную полезную работу цикла, а также изменение удельной энтропии в процессе подвода теплоты, приняв теплоемкость рабочего тела не зависящей от температуры.
Начальные параметры цикла р1=0,1 МПа и t1=27 ºC. Цикл представить в pυ- и Ts- координатах.
Таблица 4.1
| Вариант | λ |
| 3 | 6,4 |
Варианты задачи: 1.
17.10 Газотурбинная установки работает по циклу с подводом теплоты при υ=const и с полной регенерацией. Известный параметры: t1=30 ºC и t5=400 ºC, а также λ=p2/p1=4. Рабочее тело — воздух.
Определить термический к.п.д. этого цикла. Изобразить цикл в p-υ и T-s — диаграммах.
Ответ: ηt=0,41.
Все задачи из: Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике
