Материал: 2293
CГ
gCO2 0,03671 1/bT 0 КС ;
78
gCO2 0,03671 1/0,011 0,98 0,99 0,031.
6. Массовая концентрация паров воды, образующихся при сгорании топлива,
g' |
2O |
|
9H Г |
b |
КС |
|
9 22 |
0,011 0,98 0,99 0,021. |
|
|
|||||||
H |
100 |
T 0 |
100 |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
7. Массовая концентрация паров воды, поступающих с воздухом, gH" 2O 0,0161V0H ВПbT 0;
gH" 2O 0,0161 16,8 4 0,805 0,011 0,98 0,01.
8. Общая массовая концентрация паров воды
gH2O gH' 2O gH" 2O 0,021 0,01 0,031.
9. Массовая концентрация азота
gN2 0,768V0H N2 bT 0;
gN2 0,768 16,8 4 1,25 0,011 0,98 0,71.
10. Массовая концентрация кислорода gO2 0,2.
Расчет эффективности газотурбинной установки (ГТУ) для производства электроэнергии
1. Давление воздуха перед ком- |
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
3 |
||||||
прессором (рис. 2.4) |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
p1 |
|
p1 p0 pBC ; |
|
|
КС |
|
3 |
|
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
0,101 0,001 0,1 МПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
К |
|
|
|
Т |
|
|
~ |
|
|
|
|||||||
2. |
Давление |
воздуха |
за ком- |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
прессором |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
p2 p1 К ; |
|
4 |
|
|
|
ТОС |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
p2 0,1 7 |
0,7 МПа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||
3. Температура воздуха за ком- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
||||||
прессором при к = 1,4 |
|
Рис. 2.4. ГТУ для производства элек- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
К 1 |
|
|
1,4 1 |
|
троэнергии |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
T T К Кад 288 7 |
|
546 К. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1,4 0,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25
4. Внутренняя мощность компрессора
NКВ сР2Т2 сР1Т1 ,
сР1 , сР2 – здесь и далее средние изобарные теплоемкости воздуха и газов, определяются по графикам и таблицам в зависимости от давления и температуры [17].
NКВ 1,047 546 1,005 288 282 кВт.
5. Мощность, потребляемая компрессором,
N |
|
|
NВ |
|
282 |
285 кВт. |
|
К |
К |
|
|||||
МК |
0,99 |
||||||
|
|
|
|
6. Давление перед газовой турбиной
p3 p2 pГТ 0,7 0,029 0,671 МПа.
7. Степень расширения газа в турбине
|
Т |
|
р3 |
|
0,671 |
6,64. |
р0 |
|
|||||
|
|
0,101 |
|
|||
8. Расход топлива
Вт bтGВ 0,011 1 0,011 кг/с.
9. Температура газов перед турбиной
|
|
Т |
|
|
b QH |
0 |
|
c |
P2 |
T ; |
|
||||||||||
|
|
|
|
т P |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
GBcP3 |
|
cP3 |
|
||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||
Т3 |
|
0,011 58712 0,98 |
|
1,047 |
546 1047 К. |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
1 1,15 |
|
|
|
|
|
|
|
1,15 |
|
|
|
|
|||||||
10. Температура газов за турбиной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Т T |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
4 |
|
|
|
|
К 1 |
|
|
Тад |
|
|
|
|
Тад |
(2.16) |
|||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||
Т |
|
1047 |
|
|
0,88 1 0,88 664 К. |
||
|
|
|
|||||
|
4 |
|
|
6,64 |
0,286 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
11. Внутренняя мощность турбины
|
NГТВ GГ (сР3Т3 сР4Т4 ), |
(2.17) |
где GГ GВ Вт GУ |
1 0,011 0,018 0,993 кг/с |
расход газовоз- |
душной среды через турбину с учетом расхода воздуха, топлива и утечек.
NГТВ 0,993 (1,15 1047 1,068 664) 491 кВт.
12. Мощность на валу
26
|
|
|
|
NГТ |
NГТВ МТ 491 0,995 489 кВт. |
(2.18) |
||||||||||||||
13. |
Избыточная мощность газовой турбины |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
NИ NГТ |
NК 489 285 204 кВт. |
(2.19) |
|||||||||||||||||
14. |
Мощность на клеммах электрогенератора |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
NЭ NИ Э 204 0,983 200 кВт. |
(2.20) |
|||||||||||||||
15. |
Мощность, |
|
потребляемую |
для |
собственных нужд, |
принима- |
||||||||||||||
ем NC = 4 кВт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
16. |
Вырабатываемая мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
N NЭ NС 200 4 196 кВт. |
(2.21) |
|||||||||||||||
17. |
КПД установки по высшей теплотворной способности |
|
||||||||||||||||||
|
B |
|
N |
|
196 |
|
|
0,27; |
В = 27 %. |
|
||||||||||
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
BтQB |
|
|
|
0,011 65619 |
|
|
|
|
|
|||||||
18. КПД установки по низшей теплотворной способности |
|
|||||||||||||||||||
|
H |
|
|
N |
|
|
196 |
|
|
0,30; |
|
|
30 %. |
|
||||||
|
|
BтQHP |
|
|
|
|
|
|
H |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
0,011 58712 |
|
|
|
|
|||||||||||
19. Эксергия мощности |
|
EN = N = 196 кВт. |
|
|
|
(2.22) |
||||||||||||||
20. Эксергия топлива |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ExT BтQBP 0,98 0,011 65619 0,98 707,4 кВт. |
|
||||||||||||||||||
21. Эксергетический КПД |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
ex |
EN |
|
|
196 |
|
0,28; |
ex |
28 %. |
|
||||||||||
|
ExT |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
707,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Расчет эффективности газотурбинной установки с концевым утилизатором теплоты (ГТУ КУ)
1. Давление газа за газовой турбиной (рис. 2.5)
p4 p0 pTO 0,101 0,002 0,103 МПа.
2. Степень расширения газов в турбине
|
Т |
|
р3 |
|
0,671 |
6,5. |
|
|
р4 |
0,103 |
|
||
3. Температура газов за турбиной по (2.16)
|
|
1 |
|
|
|
|
T |
1047 |
|
0,88 1 0,88 |
|
667 К. |
|
6,50,286 |
||||||
4 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
4. Внутренняя мощность газовой турбины определяется по уравнению
(2.17)
27
|
|
|
|
|
|
NГТВ |
0,993 (1,15 1047 1,068 667) 488 кВт. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5.Мощность на валу по (2.18) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
КС |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
|
|
NГТ NГТ |
М |
||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
488 0,995 486 кВт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Избыточная мощность по |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
К |
|
|
|
Т |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
(2.19) |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
NИ 486 285 201 кВт. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
·ТОС |
7. Мощность на клеммах по |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.20) |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
NЭ 201 0,983 197 кВт. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Рис. 2.5. ГТУ с концевым утилизатором |
8. Вырабатываемая мощность |
||||||||||||||||||
по (2.21) |
|
||||||||||||||||||
теплоты |
|
|
|
|
|
N 197 4 193 кВт. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
9.Температуру |
газов на выходе из |
теплоутилизатора принимаем Т5 = |
||||||||||||||||
= 413 К (140 0С). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
10.Теплота, отведенная в утилизаторе, |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q GГ (сР4Т4 сР5Т5 ); |
(2.23) |
|||
Q0,993 (1,068 667 1,013 413) 292 кВт.
11.Разность температур на горячем конце теплоутилизатора принима-
ем Т = 20 0С.
12.Параметры вырабатываемого пара: температура Т4' = 647 К (374 0С), давление рП = 0,618 МПа.
13.Количество вырабатываемого пара
GП |
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
, |
(2.24) |
cП Т |
К |
Т |
W ' |
r cП Т |
4' |
T |
К |
|
|||
|
P |
|
P |
|
|
|
|
где cPП = 4,19 кДж/(кг·К) средняя изобарная теплоемкость пара; r = 2082,6 кДж/кг – скрытая теплота парообразования.
292
GП 4,19 433 288 2082,6 2,48 647 433 0,09 кг/c.
14. Эксергия пара
EXП |
Q |
T П |
Т |
|
|
292 |
467,5 288 |
112 кВт; |
|
|||||
СР |
|
ОС |
|
|
|
(2.25) |
||||||||
|
|
П |
|
|
467,5 |
|||||||||
|
|
|
|
ТСР |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
T П |
|
TП ТОС |
|
|
647 288 |
467,5 К. |
|
||||||
|
CP |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
15. Эксергетический КПД
28
|
|
E |
N |
EП |
|
193 112 |
|
|
|
ex |
|
|
X |
; ex |
|
|
0,43, |
(2.26) |
|
|
|
|
707,4 |
||||||
|
|
|
|
ЕТ |
|
|
|
||
где ЕN = 196 кВт эксергия мощности, определена по (2.22).
Расчет эффективности газотурбинной установки с напорным промежуточным теплоутилизатором и детандером, охлаждающим дымовые газы до температуры окружающей среды 15 0С (ГТУ-НУ)
1. Степень расширения газов в турбодетандере (рис. 2.6) принимается = 2,5 (см. подразд. 2.1).
2. Степень расширения газов в турбине
|
T |
|
p3 |
|
|
0,671 |
2,6. |
|
p |
Д |
0,101 2,5 |
||||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
||
3. Температура газов за турби- |
||||||||
ной по формуле (2.16) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
||
Т |
|
1047 |
|
|
0,88 1 0,88 |
||
|
|
|
|||||
|
6 |
|
|
2,6 |
0,286 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
826 К.
4.Внутренняя мощность турбины по формуле (2.17)
NГТВ GГ (сР3Т3 сР4Т4 )
2 |
|
КС |
|
3 |
|
|
|
~ Т |
|
|
|
|
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
К |
|
|
|
Т |
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|||||||
|
1 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
||
|
|
7 |
|
|
|
|
|
Г |
|
|
ТОС |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Д ~ |
|
1 |
|
s |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 2.6. ГТУ с напорным промежуточным теплоутилизатором и детандером
0,993 1,15 1047 1,106 826
290 кВт.
5.Температура газов на входе в турбодетандер Т7 = 353 К (80 0С) из условия получения температуры после детандера, близкой к ТОС при Д = 2,5
иДад = 0,8, определяется по формуле (2.16).
6.Мощность детандера
NДВ GГ (сР7Т7 |
сР1Т1); |
(2.27) |
NДВ 0,993 (1,009 353 1,005 288) 66 кВт.
7. Мощность на валу
NT NГТВ NДВ М 290 66 0,995 354 кВт.
8. Избыточная мощность
NИ NT NК 354 285 69 кВт.
29