17 Газотурбинные установки
17.41 (Вариант 52) Для простого идеального цикла ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении (рис. 1) заданы: расход G, давление p1 и температура t1 воздуха на входе в компрессор; давление p3 и температура t3 рабочего тела на выходе из камеры сгорания. Рабочее тело обладает свойствами идеального газа (воздуха) с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями. Определить: мощность компрессора, газовой турбины, установки в целом и термический к.п.д. цикла. Изобразить процесс в p-υ и T-s координатах.
Таблица 2 – Исходные данные к задаче 2
| G, кг/c | p1, МПа | t1, ºС | p3, МПа | t3, ºС |
| 30 | 0,098 | 25 | 1,40 | 1100 |
17.42 Для идеального цикла газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты определить основные параметры рабочего тела в переходных точках цикла, термический КПД, полезную работу, количество подведённой и отведённой теплоты, если в начале сжатия рабочего тела абсолютное давление р1=0,1 МПа и t1=17 ºC. Степень повышения давления в цикле — λ, а температура рабочего тела в конце расширения — t4. Рабочее тело — 1 кг сухого воздуха.
Таблица 2 – Числовые данные к задачам
| Последняя цифра номера зачетной книжки | λ | t4, ºC |
| 0 | 5,0 | 480 |
Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.
ВУЗ: ИрГУПС
17.43 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры в характерных точках, изменение энтальпии, энтропии и внутренней энергии, работу в каждом из процессов, работу цикла, количество подведенного и отведенного тепла и термический КПД, если начальное давление воздуха определяется давлением р1=0,1 МПа, температура газов перед входом в турбину t=950 ºC, степень повышения давления в компрессоре равна 7, степень предварительного расширения в камере сгорания ρ=2,2.
Изобразить цикл в системах координат рυ и Ts.
17.44 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры в характерных точках, изменение энтальпии, энтропии и внутренней энергии, работу в каждом из процессов, работу цикла, количество подведенного и отведенного тепла и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела р=0,1 МПа, t=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре равна π=6, температура газов за турбиной 600 ºC.
Изобразить цикл в системах координат pυ и Ts.
17.45 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры в характерных точках, изменение энтальпии, энтропии и внутренней энергии, работу в каждом из процессов, работу цикла, количество подведенной и отведенной теплоты и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела р1=0,1 МПа, t=23 ºС, степень повышения давления в компрессоре равна 4, в камере сгорания подводится теплота в количестве 240 кДж/кг теплоты. Изобразить цикл в системах координат рυ и Ts.
17.46 Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты определить параметры в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический к.п.д. цикла, если начальные параметры рабочего тела р1=0,1 МПа, t=27 ºC, степень повышения давления в компрессоре π=5, в камере сгорания подводится теплота в количестве 500 кДж/кг.
Определить изменение энтальпии, энтропии и внутренней энергии, количество подведенной и отведенной теплоты и работу в каждом из процессов. Изобразить цикл в системах координат рυ и Ts.
17.47 Газотурбинная установка ГТУ работает по циклу с подводом теплоты при постоянном давлении (p=const). Известны параметры начального состояния p1 и T1, степень повышения давления β, степень предварительного расширения ρ. Определить параметры в характерных точках цикла, количество подведенной q1 и отведенной q2 в цикле теплоты, работу, совершаемую за цикл, и термический КПД цикла. Считать, что рабочее тело – газ, обладающий свойствами идеального газа, массой 1 кг. Теплоемкость рабочего тела принять постоянной.
Значения параметров выбрать из таблицы 2.
Таблица 2 – Исходные данные к задаче
| Вариант 22 | ||||
| Газ | β=p2/p1 | ρ=υ3/υ2 | p1, кПа | Т1, К |
| Водород Н2 | 4,34 | 2,42 | 100 | 293 |
Контрольные вопросы
1. Что называется термическим КПД цикла теплового двигателя? Как определяется, от чего он зависит?
2. Что такое цикловая работа и от чего зависит ее величина?
3. Объясните, почему термический КПД цикла газотурбинной установки (ГТУ) выше, чем в цикле паротурбинной установки (ПТУ).
17.48 Газотурбинная установка
Рассчитать основной цикл газотурбинной установки с подводом тепла при постоянном давлении. Определить параметры (р, υ, Т) 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 ε=υ1/υ2, степень предварительного расширения ρ=υ3/υ2. Теплоемкость воздуха принять постоянной, как для двухатомного газа. Результаты расчета представить в таблице. Изобразить цикл в p-υ и T-s координатах.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | ε | ρ |
| 28 | 3,7 | 1,9 |
17.49 Рассчитать цикл ГТУ с адиабатным сжатием в компрессоре, изобарным подводом теплоты и предельной регенерацией, если начальные параметры рабочего тела p1=0,1 МПа, t1=0°С, температура воздуха на выходе из компрессора t2=200°С, температура рабочего тела на выходе из турбины t4=450°С. Определить параметры в характерных точках цикла, подведенное и отведенное количество теплоты, полезную работу и термический к. п. д. цикла, а также термический к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур. Изобразить цикл в координатах р,υ и Т,s. Рабочее тело — воздух.
17.50 Компрессор газотурбинной установки сжимает воздух с начальными параметрами р1=105 Па, t1=5 ºC до давления р2=8 бар. Температура воздуха на выходе из турбины 310 ºC. Определить параметры в характерных точках, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический КПД цикла в расчете на 1 кг рабочего тела, считая цикл ГТУ идеальным с подводом тепла при р=const.
Определить также работу цикла и мощность привода компрессора, если компрессор всасывает 2·105 кг/ч воздуха.
