Определение показателей рабочего процесса газотурбинной установки мощностью 7500 кВт
- Добавлен: 25.01.2023
- Размер: 343 KB
- Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал
Подписаться на ежедневные обновления каталога:
Описание
Определение показателей рабочего процесса газотурбинной установки мощностью 7500 кВт
Состав проекта
|
|
|
Общий вид.cdw
|
КС.cdw
|
ГТУ Кужахметов.docx
|
расчет цикла ГТУ.xmcd
|
комрессор.xmcd
|
КС.xmcd
|
Дополнительная информация
Контент чертежей
Общий вид.cdw
КС.cdw
ГТУ Кужахметов.docx
Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования«Астраханский государственный технический университет»
Определение показателей рабочего процесса
газотурбинной установки мощностью 7500 кВт
КР – 180103.65 – СПиГТ – 061173 – 2009
Руководитель курсовой работы
Студент гр. ДТУ - 41
Выбор прототипа ГТУ . 5
Расчет осевого компрессора ..13
Расчет камеры сгорания .19
Газотурбинной установкой называют тепловой двигатель состоящий из трех основных элементов: воздушного компрессора камеры сгорания и газовой турбины.
Принцип действия ГТУ сводится к следующему. Из атмосферы воздух забирают компрессором после чего при повышенном давлении его подают в камеру сгорания куда одновременно подводят жидкое топливо топливным насосом или газообразное топливо от газового компрессора. В камере сгорания воздух разделяется на два потока: один поток в количестве необходимом для сгорания топлива поступает внутрь жаровой трубы; второй – обтекает жаровую трубу снаружи и подмешивается к продуктам сгорания для понижения их температуры. Процесс сгорания в камере происходит при почти постоянном давлении.
Получающийся после смешения газ поступает в газовую турбину в которой расширяясь совершает работу а затем выбрасывается в атмосферу.
Развиваемая газовой турбиной мощность частично расходуется на привод компрессора а оставшаяся часть является полезной мощностью газотурбинной установки.
В отличие от паротурбинной установки полезная мощность ГТУ составляет только 30-50% мощности турбины. Долю полезной мощности можно увеличить повысив температуру газа перед турбиной или снизить температуру воздуха засасываемого компрессором. В первом случае возрастает работа расширения газа в турбине во втором – уменьшается работа затрачиваемая на сжатие воздуха в компрессоре. Оба способа приводят к увеличению доли полезной мощности. Полезная мощность ГТУ также зависит от аэродинамических показателей проточных частей турбины и компрессора: чем меньше аэродинамические потери в турбине и компрессоре тем большая доля мощности газовой турбины становится полезной.
Стационарная энергетика
Дальнее газоснабжение
Металлургическая промышленность (технологический процесс)
Нефтяная промышленность (технологический процесс)
ГТУ применяется также в качестве наддувных агрегатов в ДВС и в парогенераторах с топкой под повышенным давлением а также наряду с ДВС в качестве привода всевозможных вспомогательных и резервных электрогенераторов пожарных насосов и др.
Из приведенных в таблице данных видно что ГТУ является универсальным двигателем имеющим различное назначение. Однако ГТУ достигли широкого применения не во всех перечисленных областях можно назвать две области – авиацию и дальнее газоснабжение где они получили преимущественное использование. В авиации турбинный двигатель занимает ведущее место почти полностью вытеснив двигатель внутреннего сгорания.
На компрессорных станциях магистральных газопроводов ГТУ используется в качестве приводов для газоперекачивающего компрессора. Топливом служит природный газ отбираемый с магистральной линии.
В стационарной энергетике на тепловых электрических станциях применяются газотурбинные установки различного типа и назначения. ГТУ пикового назначения работают в периоды максимума потребления электрической энергии (обычно менее 2000 ч в год). Резервные ГТУ обеспечивают собственные нужды ТЭС в период когда основное оборудование не эксплуатируется. [2]
- небольшие масса - габаритные показатели
- маневренность двигателя
- простота конструкции
- относительно низкий КПД (19-37%)
- высокая частота вращения
Газотурбинная установка NS70 фирмы «Броун Бовери – Зульцер» двухвальная со свободной силовой турбиной может оснащаться регенератором. Эта установка многоцелевая – для привода компрессоров и насосов при непосредственном соединении с валом или для привода электрогенератора через редуктор.
Основной особенностью установки является выполнение турбоагрегата в виде жесткой конструкции на общей металлической раме.
ГТУ состоит из 14-ступенчатого осевого компрессора и четырехступенчатой турбины высокого давления. Силовая турбина – двухступенчатая. В одновальном варианте обе турбины объединены в одну шестиступенчатую.
Корпус компрессора имеет горизонтальный разъем и состоит из нескольких отливок соединенных по кольцевым вертикальным фланцам. Воздух из компрессора подается в диффузор и далее через два отвода поступает в регенератор. Из регенератора нагретый воздух возвращается по двум трубопроводам подсоединяемым к фланцам в центральный корпус где расположена камера сгорания. Горячий газ последовательно проходит далее турбины высокого давления и низкого давления.
Ротор ГТУ – двухопорный. Компрессорная часть цельнокованая турбинная состоит из отдельных дисков и хвостовика стянутых центральным болтом. Момент передается через торцовые шлицы на заплечиках дисков.
Ротор силовой турбины по конструкции аналогичен турбинной части ротора. Входной направляющий агрегат компрессора имеет поворотные лопатки которые фиксируются в определенном положении в зависимости от температурных условий местности где эксплуатируется установка; в период работы лопатки не поворачиваются. Сопловой аппарат турбины низкого давления снабжен поворотными лопатками угол установки которых регулируется при пуске и на частичных нагрузках. Лопатки консольные их втулки охлаждаются воздухом. Все горячие элементы турбоустановки имеют воздушное охлаждение. Воздух проходит по специальным сверлениям и каналам внутри роторов и корпусов; какие-либо внешние трубопроводы отсутствуют.
Камера сгорания – блочная с обратным потоком воздуха имеет девять жаровых труб. Внешний безразъемный корпус при разборке может сдвигаться в сторону компрессора обеспечиваю доступ к жаровым трубам. В двух трубах из девяти установлены свечи зажигания и датчики системы контроля горения. Большая длина патрубка от камеры сгорания до соплового аппарата турбины способствует созданию равномерного температурного поля перед турбиной.
После удаления трех верхних жаровых труб возможна разборка и корпуса турбины высокого давления для ревизии ее проточной части.
Ревизия компрессора и турбины низкого давления производится после подъема верхних половин их корпусов имеющих горизонтальные разъемы. Корпуса элементов установки образуют в сборе единую жесткую систему. Установка крепится к раме на трех опорах. Передняя опора располагается под входным патрубком компрессора две задние опоры – по сторонам корпуса турбины низкого давления.
На месте монтажа стальная рама устанавливается с помощью восьми регулируемых опор на фундаменте представляющем собой две бетонные полосы. Корпус турбоагрегата снабжен тепло- и звукоизоляцией.
Установка в сборе может транспортироваться автомобильным или железнодорожным транспортом (ее длина составляет 11500 мм в одновальном и 12000 мм в двухвальном исполнении высота 3500 мм); грузоподъемность крана для монтажа 30 т.
Все вспомогательные системы и механизмы включая системы пуска смазки подачи воздуха к уплотнениям а также топливную систему располагаются в общем боксе который монтируется рядом с турбоагрегатом. Пусковой двигатель который может быть любого типа приводит вал турбоустановки через гидротрансмиссию – двигатель вращает масляный насос который подает масло к гидромотору связанному с ротором ГТУ через редуктор. Такой тип привода характерен взрывобезопасностью.
Эффективная мощность ГТУ
Параметры атмосферного воздуха
Температура газа на выходе (по прототипу)
Топливо – соляровое масло
Внутренний КПД по заторможенным параметрам
Механический КПД компрессора и турбин
КПД зубчатой передачи
Коэффициент затрат энергии на навешенные механизмы
Коэффициенты восстановления полного давления
Коэффициент отбора воздуха на охлаждение
Определяемые величины:
Степень повышения давления (по прототипу):
Давление перед компрессором:
Давление за компрессором:
Теплоемкость процесса сжатия (принимаем):
Показатель изоэнтропы:
Температура воздуха за компрессором:
Теплоемкость процесса сжатия (проверка):
Средняя теплоемкость воздуха:
Эффективная работа сжатия:
Коэффициент избытка воздуха (принимаем)
Средняя теплоемкость газа:
Коэффициент избытка воздуха (проверка):
Коэффициент увеличения массы газа :
Теплоемкость процесса расширения в ТВД (принимаем):
Показатель степени :
Теплоемкость процесса расширения в ТВД (проверка):
Степень понижения давления в ТВД :
Степень понижения давления в ТНД:
Теплоемкость процесса расширения в ТНД (принимаем):
Теплоемкость процесса расширения в ТНД (проверка):
Эффективная работа газа в ТНД:
Эффективная работа ГТУ:
Эффективный КПД ГТУ:
Удельный расход топлива:
Удельный расход воздуха:
Расход газа перед ТВД:
Расход газа перед ТНД:
Расчет осевого компрессора
Степень повышения давления
Параметры воздуха перед компрессором
Параметры первой ступени:
Относительный диаметр втулки
Осевая скорость потока
Абсолютная скорость потока
КПД входного устройства
Коэффициент затраченной работы
Относительный шаг на среднем диаметре первой ступени
Относительная высота лопатки
Параметры последней ступени:
Относительный шаг на среднем диаметре
КПД выходного устройства
Угол установки профиля
Относительный осевой зазор
Форма проточной части (принимаем):
Коэффициент расхода (принимаем):
Работа первой ступени:
Параметры воздуха перед первой ступенью:
Наружный диаметр первой ступени:
Длина рабочей лопатки:
Отношение площадей (принимаем):
Напряжения растяжения в корневом сечении:
Хорда рабочей лопатки на среднем радиусе:
Шаг рабочих лопаток:
Число рабочих лопаток:
Степень повышения давления проточной части (принимаем):
Параметры воздуха за последней ступенью:
Параметры воздуха за диффузором:
Параметры торможения за компрессором:
Степень повышения давления:
Размеры последней ступени:
Коэффициент расхода:
Средняя работа ступени:
Изоэнтропийная работа компрессора:
Внутренняя работа компрессора:
Внутренний КПД компрессора:
Длина проточной части:
Габаритные размеры компрессора:
Расчет камеры сгорания
Камера сгорания трубчато-кольцевая с экраном.
Расход воздуха перед компрессором
Коэффициент отбора воздуха
Параметры воздуха на входе в камеру сгорания
Коэффициент избытка воздуха
Параметры газа на выходе из камеры сгорания
Коэффициент увеличения массы газа
Удельная теплота сгорания топлива
воздуха на входе в камеру сгорания
на выходе из завихрителя
газа в пламенной трубе
на выходе из камеры сгорания
Коэффициент избытка первичного воздуха
Коэффициент избытка фронтового устройства
Количество пламенных труб
Объемная теплонапряженность пламенной трубы
Геометрические характеристики:
коэффициент учитывающий длину пламяперебрасывающих патрубков
толщина стенки пламенной трубы
толщина стенки экрана
наружный и внутренний зазор между экраном и прочным корпусом
угол установки лопаток завихрителя
угол раскрытия диффузора
Количество воздуха на входе в камеру сгорания:
Удельный объем воздуха на входе в камеру сгорания:
Площадь на входе в камеру сгорания:
Удельный объем на выходе из камеры сгорания:
Площадь сечения потока вторичного воздуха:
Объем пламенной трубы:
Площадь поперечного сечения пламенных труб:
Диаметр пламенной трубы:
Длина пламенной трубы:
Внутренний диаметр экрана:
Средний диаметр корпуса:
Наружный диаметр корпуса:
Внутренний диаметр корпуса:
Кольцевая площадь завихрителя:
Наружный диаметр завихрителя:
Внутренний диаметр завихрителя:
Ширина фронтового участка:
Длина диффузора корпуса:
В данной курсовой работе было рассмотрено определение показателей рабочего процесса газотурбинной установки мощностью 7500 кВт.
В работе выполнены: расчет цикла газотурбинной установки определение основных разметов осевого компрессора и камеры сгорания.
Список используемой литературы
Слободянюк Поляков: «Судовые паровые и газовые турбины». Судостроение 1983г
Газотурбинные установки. Атлас конструкций и схем. Л.А. Шубенко-Шубин Н.Л. Лисецкий. Машиностроение 1976г
Демин Ф.И. Проничев Н.Д. Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей. Машиностроение 2002г
Рекомендуемые чертежи
- 29.07.2014
- 24.01.2023
- 25.01.2023
- 06.06.2023
Свободное скачивание на сегодня
Обновление через: 8 часов 35 минут