Турбодетандер мощностью 6 мВт

11

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є.Жуковського

ТУРБОДЕТАНДЕР ПОТУЖНІСТЮ 6 МВт

пояснювальна записка до домашнього завдання по дисципліни:

Турбодетандери та обладнання компресорних станцій

ВВЕДЕНИЕ

Машиной для охлаждения газа путем его расширения с отдачей внешней работы является детандер. Турбодетандер (ТД) - лопаточная машина непрерывного действия, в которой поток проходит через неподвижный сопловой аппарат, преобразующий часть потенциальной энергии в кинетическую и РК турбины, где энергия потока преобразуется в механическую работу [1].

По направлению движения потока ТД различают на центростремительные, центробежные и осевые. Условия работы промышленного ТД определяют выбор его типа и конструкции. Конструкция ТД должна допускать возможность управления расходом газа в требуемых пределах. При этом важно, чтобы параметры, определяющие качество подготовки газа (перепад давлений, температура сепарации и др.) не выходили за рамки допустимых пределов.

Целью данного домашнего задания является проектировочный расчет основных параметров осевого ТД типа ДГА-2500 НД.

Основные параметры ДГА 2500 НД:

Расход газа 34,8 кг/с;

Давления газа на входе в турбодетандер- 5 МПа;

Давление газа на выходе из турбодетандера 0,16 МПа;

Температура газа на входе в турбодетандер 90 ^оС;

Средняя мощность турбодетандера 6 МВт;

Температура на выходе из турбодетандера 10 ^оС;

Рабочим телом турбодетандера выбран газ из Шебелинского месторождения. Его плотность равна ;

1. Определение показателей изоэнтропы и коэффициента сжимаемости природного газа

Определение показателей изоэнтропы и показателя изоэнтропного процесса сжатия природного газа будем проводиться по нормативной методике ДК «Укртрансгаз».

Значения показателя изоэнтропы k = f(t, P, ДВ) и отношения

k/(k+1) = f(t, P, ДВ) определяют с помощью интерполяции таблиц состояния. В таблицах состояния:

t - температура газа на входе в компрессорный агрегат (цех), °С;

P - абсолютное давление газа на выходе из компрессора (цеха), МПа;

ДВ - относительная плотность газа по отношению к воздуху.

Для давления газа на выходе из компрессора или на входе в турбодетандер до 7,6 МПа интерполяция выполняется с помощью следующей регрессионной формулой:

, (1)

где А, С и D - коэффициенты регрессии.

При давлении газа на выходе (входе) 0…2,9 МПа коэффициенты регрессии вычисляют по формулам:

,

, (2)

.

Определение коэффициента сжимаемости природного газа будем проводиться по той же нормативной методике ДК «Укртрансгаз».

Значения коэффициента сжимаемости газа определяют с помощью интерполяции экспериментальных таблиц Брауна. Интерполяцию осуществляют при помощи регрессионной формулы:

, (3)

где А, В и С - коэффициенты регрессии, которые зависят от давления и температуры,

Т_ОТН = Т/Т_КР - относительная температура газа.

Здесь Т - температура газа, К,

- псевдокритическая температура природного газа, К;

Р_ОТН = Р/Р_КР - относительное давление газа.

Здесь Р - абсолютное давление газа, 105 Па (кгс/см²),

- псевдокритическое давление природного газа, 105 Па (кгс/см²),

- относительная плотность газа по отношению к воздуху.

Для давления газа от 0 до 100 кгс/см² и температуры от 0 до 110 °С коэффициенты регрессии вычисляются по формулам:

(4)

.

Проведем анализ изменения показателей изоэнтропы и коэффициента сжимаемости природного газа в двух направлениях. Первый - при постоянной средней температуре процесса расширения в турбодетандере и изменении давления на входе в турбодетандер в диапазоне 0,6 - 1,2 МПа. Второй - при постоянном давлении на входе и изменении средней температуры процесса расширения в турбодетандере . Результаты расчета сведены в табл. 1-2 и графически представлены на рис. 1 - 3.

Таблица 1

Рис.1. Изменение показателя изоэнтропы в зависимости от температуры процесса расширения в турбодетандере

Рис.2. Изменение коэффициента сжимаемости в зависимости давления на входе в турбодетандер

Вывод

На данном этапе были определены показатели изоэнтропы и коэффициент сжимаемости природного газа и проведен анализ их изменения в двух направлениях. Первый - при постоянной средней температуре процесса расширения в турбодетандере и изменении давления на входе в турбодетандер в заданном диапазоне. Второй - при постоянном давлении на входе и изменении средней температуры процесса расширения в турбодетандере.

Из соотношения (1) видно что при постоянной средней температуре процесса расширения в турбодетандере показатели изоинтропы не меняются так как они напрямую (через коэффициенты регрессии А, В, С) зависят от температуры, а из формулы (3) коэффициент сжимаемости в свою очередь уменьшается из-за того что коэффициент С растет медленнее произведения . При Р_вх=0,8 МПа и ?tср=60?С расчетные величины равны: k=1,24; z=0,9876.

2. Проектирование утилизационного турбодетандера осевого типа

Расчет осевого утилизационного турбодетандера будем проводить на ЭВМ с помощью программы GDRGT.EXE.

Исходные данные:

=0,25 МПа - полное давление газового потока на выходе из турбодетандера;

G_Г=34,5кг/с - массовый расход газа на входе в турбодетандер;

Т_Г=383 К - температура на входе в турбодетандер;

=3 МПа - полное давление газового потока на входе в турбодетандер;

N=1 МВт - мощность турбодетандера;

n=9600 об/мин - частота вращения ротора турбодетандера;

Результаты расчета на ЭВМ представлены в табл. 3.

Таблица 3. ГДР ГТ Дата 25. 4. 6

Исходные данные:

2 3 160000.

34.80 363.0 .5000E+07 258.0 .1000E-01 .6000 .8000

.6000 .6000E-01 .1000

Кг=1.245 Rг= 445.0 Сpг=2261.3

Схема печати:

DC1 DC2 H1 H2 CMCA CMPK П

MCT LCT ПIO ПI КПД RC RC1 T1W

U1 C1 C1A C1U ALF1 BE1 L1 LW1

U2 C2 C2A C2U ALF2 BE2 L2 LW2

T1 T1O P1 P1O T2 T2O P2 P2O

G1 G2 SCA BCA ALFU TCA FI ZCA

PU PA SPK BPK BEU TPK PSI ZPK

ТЛСА ТЛРК SIGM

Ncт= 1

.306 .306 .300E-01 .400E-01 .120 .120 .960E+04

.340E+04 .977E+05 2.56 3.13 .706 .320 .195 339.

154. 437. 73.3 431. 9.64 14.8 1.03 .701

154. 238. 77.2 -225. 18.9 11.5 .599 .946

321. 363. .235E+07 .441E+07 308. 320. .160E+07 .196E+07

34.8 34.8 .182E-01 .298E-01 37.6 .275E-01 .919 35

.228E+05 .633E+04 .127E-01 .129E-01 81.8 .769E-02 .890 125

363. 289. 29.9

Ncт= 2

.306 .306 .600E-01 .700E-01 .120 .120 .960E+04

.295E+04 .848E+05 2.43 2.93 .731 .360 .102 300.

154. 380. 77.2 372. 11.7 19.5 .956 .602

154. 215. 93.6 -194. 25.8 15.1 .577 .936

288. 320. .100E+07 .171E+07 273. 283. .667E+06 .805E+06

34.8 34.8 .177E-01 .182E-01 77.2 .898E-02 .899 107

.197E+05 .124E+05 .127E-01 .129E-01 80.5 .808E-02 .918 119

320. 250. 59.8

ТГО= 363.0 РГО=5000000. СГ= 39.0 ТГ= 362.7 РГ=4976524. D1C= .306 H1= .0300

Рис. 3. Распределение м, с_т, D_ВТ, D_СР, D_Т

Рис. 4. Распределение С, С_а, Т, Т^*, Р, Р^*

Рис. 5. Схема проточной части

Рис.6. План скоростей

Вывод

В данном разделе был рассчитан утилизационный турбодетандер осевого типа. Который обеспечивает заданную мощность, расход природного газа и заданное давление на выходе. При этом его основные параметры отвечают основным требованиям на всех ступенях: С2а>C1a; >16^o; Р_а>0. Также обеспечен близкий к осевому угол выхода потока из РК последней ступени и достаточно высокий КПД: *_cт1=0,895; *_cт2= 0,906; *_т= 0,9 .

В результате расчета были определены напряжение в корневом сечении лопатки =184 МПа. Предел длительной прочности материала ВТ3-1 . Тогда запас прочности К 5,163.

Заключение

изоэнтроп утилизационныйй турбодетандер gdrgt exe

В данном домашнем задании были просчитаны и проанализированы:

показатель изоэнтропы;

степень сжимаемости газа;

утилизационный турбодетандер осевого типа;

Сравним осевой и центростремительный турбодетандеры по основным параметрам, результаты сводим в табл. 5.

Таблица 5

Из анализа сравнения осевого турбодетандера можно сделать заключение, что в данном случае рационально использовать осевой турбодетандер, т.к. при одинаковой мощности, расходе газа и параметрах на входе он имеет более высокий КПД и значительно меньшие габариты, что позволяет уменьшить металлозатраты на его производство, кроме того осевой турбодетандер более прост в изготовлении.

Список использованной литературы

1. Турбодетандеры и оборудование компрессорных станций. Ч.1 /А.С. Хоменко, А.Г. Волов, С.К.Чернов - учебное пособие, ХАИ,2005. -64с.

2. Выбор параметров и проектирование центростремительной турбины / В.А.Коваль. Учебное пособие.- Харьков: ХАИ 1995,53с

Размещено на Allbest.ru