Расчет энергетических характеристик ГТУ на различных режимах для объектов Свердловской области

Размещено на http://www.allbest.ru/

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГТУ НА РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Чушкина Виктория Викторовна

ФГБОУ ВО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Россия, Саратов

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы расчета энергетических характеристик газотурбинных установок на различных режимах для объектов Южного Урала. Выявлена зависимость изменения электрического КПД, мощности газовой турбины и расхода топлива.

Ключевые слова: газотурбинная установка, компрессор, камера сгорания, расход топлива, энтальпия продуктов сгорания.

В современных условиях развития электроэнергетики в России, при переходе к рынку электроэнергии и мощности, крайне актуальным является внедрение высокоэкономичных генерирующих установок, созданных на базе прогрессивных технологий. Значительное наращивание доли газовой генерации требует масштабного внедрения современных парогазовых и газотурбинных технологий, обеспечивающих повышение среднего КПД парогазовой установки конденсационного типа (ПГУ КЭС) на газе до уровня не менее 53 %. Рассмотрим вопросы расчета энергетических характеристик газотурбинной установки (ГТУ) на различных режимах. Примем за исходные данные:

· Температура наружного воздуха ;

· Степень сжатия компрессора ;

· Электрическая мощность ;

· Температура выхлопных газов ;

· КПД компрессора ;

· КПД турбины ;

· Сопротивление воздушного тракта ;

· Сопротивление газового тракта ;

· Сопротивление выходного тракта ;

· Месторождение газа - Бухара-Урал.

Таблица 1 - Расчетные характеристики газообразного топлива

Определим теплоемкость воздуха на входе в компрессор из [1]:

Определяем температуру на выходе из компрессора:

(1)

,

Предварительно принимаем .

Теплоемкость воздуха на выходе из компрессора равна:

Определим среднюю температуру и теплоемкость воздуха в компрессоре:

, (2)

,

Уточняем значение показателя адиабаты воздуха:

Определим работу компрессора:

(3)

Уточним температуру на выходе из компрессора:

что соответствует пределам отклонения (<1%).

Характеристики тики топлива из [2] сведены в таблицу 1, 2.

Таблица 2 - Плотность топлива и продуктов сгорания газообразного топлива

Расчет продуктов сгорания:

, (4)

.

Принимаем

Массовые доли продуктов сгорания:

(5)

,

,

Температура продуктов сгорания после камеры сгорания:

,

.

Теплоемкость продуктов сгорания:

,

,

,

.

, (6)

Определим энтальпия продуктов сгорания после камеры сгорания и энтальпию воздуха после компрессора:

Уточним коэффициент избытка воздуха:

(7)

что соответствует пределам отклонения (<1%).

Рассчитаем температуру на выходе из газовой турбины:

.

Предварительно принимаем .

Определим среднюю температуру продуктов сгорания в турбине:

Определим средние теплоемкости и показатели адиабаты продуктов сгорания процесса расширения:

,

,

,

,

.

,

,

,

(8)

Определим теплоемкость газов на выходе из газовой турбины:

Показатель адиабаты процесса расширения:

. (9)

Степень понижения давления в турбине:

(10)

Работа турбины:

Уточним температуру на выходе из турбины:

,

,

что соответствует пределам отклонения (<1%).

Относительный расход воздуха в камере сгорания:

(11)

Эффективная работа цикла газотурбинной установки:

(12)

Расход продуктов сгорания в турбине:

(13)

Расход воздуха в компрессоре:

(14)

Расход топлива:

(15)

Мощность турбины:

(16)

Мощность компрессора:

 (17)

Мощность ГТУ:

(18)

КПД ГТУ:

. (19)

Аналогично производится расчеты ГТУ при различных температурах наружного воздуха. Результаты сводим в таблицу

Таблица 3 - Сводные данные по температурным режимам

энергетический газотурбинный установка топливо

Построим графики зависимости мощности, КПД, расхода воздуха от температуры наружного воздуха:

Рисунок 2 - Диаграмма зависимости мощности ГТУ от температуры наружного воздуха

Рисунок 3 - Диаграмма зависимости КПД ГТУ от температуры наружного воздуха

Рисунок 4 - Диаграмма зависимости расхода воздуха от температуры наружного воздуха

В результате расчета ГТУ на различных режимах выявлена зависимость изменения электрического КПД, мощности газовой турбины и расхода топлива. Данные результаты могут использоваться как начальные для дальнейших расчетов ПГУ в сфере городского энергообеспечения.

Список литературы

1. Костюк А. Г. Газотурбинные установки. - / Костюк А. Г., Шерстюк А. Н. /М.: Высш. шк., 1979.

2. Правила устройства электроустановок.-М.:Госэнергонадзор, 2000.-564с.

3. Ларин Е.А. Методы и модели расчета и обеспечения надежности комбинированных теплоэнергетических установок и систем /Вестник Саратовского государственного технического университета. №3(4). 2004. С. 44-57.

4. Липов Ю.М. и др. Компоновка и тепловой расчет парового котла. - Учеб. пособие для вузов. - М: Энергоатомиздат, 1988. -208с.

THE CALCULATION OF THE ENERGY CHARACTERISTICS OF THE GAS TURBINE IN VARIOUS MODES TO FACILITIES SVERDLOVSK REGION

Chushkina Victoriya Victorovna

Saratov State Technical University named after Yuri Gagarin, Russia, Saratov

Abstract: The article deals with the calculation of energy characteristics of gas turbine units at different modes for the objects of the southern Urals. The dependence of changes in electric efficiency, gas turbine power and fuel consumption is revealed.

Keywords: gas turbine plant, compressor, combustion chamber, fuel consumption, enthalpy of combustion products.

Размещено на Allbest.ru