Материал: 2293

В свою очередь, приведенные обороты детандера при постоянном значении физических оборотов являются функцией температуры газов перед детандером.

На характеристике компрессора (рис. 3.4) положение рабочих точек оп-

ределяется приведенными расходом и оборотами К =f (GК ПР , nПР). Рабочие точки должны находиться в области, ограниченной максимально допустимыми и минимально устойчивыми оборотами газотурбогенератора правее и ниже линии помпажа.

Положение рабочих точек на характеристике турбины (рис. 3.5) соответствует семейству кривых:

GТ ПР = f ( T , U); Тад f ( T , U),

где U – приведенная окружная скорость на среднем диаметре рабочего колеса турбины.

В общем случае определяющими факторами переменных режимов ТХЭА в соответствии с изменением нагрузки являются расход топлива и соответствующая температура газов в камере сгорания Т3 , то есть определяется режим работы газотурбогенератора. Однако в целях упрощения целесообразно начинать расчет, задаваясь первоначально положением рабочей точки на характеристике нагнетателя согласно схеме, представленной на рис. 3.6.

Потери давления вследствие гидравлического сопротивления теплообменных аппаратов и коммуникаций на переменных режимах определяются формулой

здесь рНОМ , ТНОМ , GНОМ – среднее давление, температура и расход потока на номинальном режиме для рассматриваемого участка газовоздушного тракта; рПЕР , ТПЕР и GПЕР – то же на переменном режиме.

Теплота газов ТХЭА, за исключением потерь в окружающую среду, утилизируется водой, поэтому изменением коэффициента теплопередачи теплоутилизационной части ТХЭА при расчете переменных режимов можно пренебречь, что значительно упрощает расчет, так как тепловой КПД теплообменных аппаратов в общем случае является функцией схемы течения теплоносителей, отношения их водяных эквивалентов и безразмерной удельной поверхности, а соответствующие аналитические выражения имеют сложный характер. В остальном методика расчета основана на известных термодинамических зависимостях и уравнениях, полученных из энергетического, теплового и материального балансов ТХЭА с использованием таблиц термодинамических свойств воздуха, продуктов сгорания, воды и водяного пара (см. разд. 3).

55

Рис. 3.6. Блок-схема расчета совместной работы турбомашин по газодинамическим характеристикам

57

Регенераторы в ТХЭА предназначены для выработки низкотемпературного холода, что способствует выпадению диоксида углерода из потока охлажденных ПСТ после их расширения в турбодетандере.

Тепловой расчет рекуперативных теплообменников

К рекуперативным теплообменникам относятся: кожухотрубные аппараты, змеевиковые, спиральные, а также теплообменники с ребристыми и гофрированными пластинчатыми поверхностями.

Основные положения методики расчета применимы для всех типов рекуперативных теплообменников. Расчет отдельных элементов некоторых типов аппаратов может иметь определенные особенности.

Конструктивный расчет теплообменников сводится к совместному решению уравнения теплового баланса

Q = G1 h1 = G2 h2

и уравнения теплопередачи

Q = k F,

где Q – количество передаваемой теплоты; G1, G2 – расход теплоносителя, отдающего и принимающего теплоту; h1 и h2 – изменение энтальпий теплоносителей в аппаратах; k – коэффициент теплопередачи; – среднелогарифмическая разность температур; F – расчетная поверхность теплообмена.

В том случае, когда агрегатное состояние теплоносителя в теплообменнике не изменяется,

h = сР t ,

где t – перепад температур на входе и выходе из теплообменника; сР – средняя теплоемкость теплоносителя.

Если агрегатное состояние теплоносителя изменяется в результате кипения, то

h = cЖ (tH – tЖ) + r + cРП (tП – tН),

где tН – температура насыщения жидкости; сЖ , сРП –теплоемкость жидкости и пара; tП , tЖ – температура пара и жидкости; r – теплота парообразования.

Расход теплоносителей определяют:

для теплообмена без изменения агрегатного состояния теплоносите-

для теплообмена при изменении агрегатного состояния

59