Решение

1. Расход топливного газа

кг/с.

2. Часовой расход топливного газа

В_Т = 3600 G_T = 3600 · 0,3966 = 1427,8 кг/час.

3. Тепловая мощность выделяющаяся при полном сгорании топлива

Q_кс = G_Т Q_H^P = 0,3966 ·48850 = 19374 кВт.

4. Тепловая мощность, подведенная к рабочему телу

Q = Q_кс · η_кс = 19374 ·0,97 = 18793 кВт.

Ответ: G_T = 0,3966 кг/с; Q = 18793 кВт.

Пример 10.14. Определить расход топлива, коэффициент избытка воздуха и тепловую мощность, подведенную к рабочему телу в камере сгорания промежуточного подогрева газа (КСППГ) при следующих данных: расход воздуха в основной камере сгорания G_в=20,0 кг/с; коэффициент избытка воздуха в основной КС α=3,0; температура газа перед КСППГ Т^*₄₁=1160 К; температура газа за КСППГ Т^*₃₂=1273 К; теплота сгорания топлива Q_Н^Р=49310 кДж/кг; КПД КСППГ η_КСППГ=0,98, стехиометрический коэффициент L₀=16,70 кДж/кг; удельная теплоемкость топлива С_рт=2,847 кДж/кг·К; температура топлива Т^*_Т=450 К.

Решение

1. Удельные средние изобарные теплоемкости (рис. 10.4)

кДж/кг∙К, кДж/кг∙К,

кДж/кг∙К, кДж/кг∙К.

2. Полные удельные энтальпии

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг;

кДж/кг.

3. Расход топлива в основной КС

кг/с.

4. Относительный расход топлива в КСППГ

.

5. Расход топлива в КСППГ

кг/с.

6. Коэффициент избытка воздуха в КСППГ

.

7. Тепловая мощность полного сгорания топлива

Q_КСППГ=Q_T1∙Q_H^P=0,0608∙49310=2998 кВт.

8. Тепловая мощность, подведенная к рабочему телу в КСППГ

Q=Q_КСППГ∙η_КСППГ=2998∙0,98=2938 кВт.

Ответ: G_T1=0,0608 кг/с; α₁=13,1; Q=2938 кВт.

Пример 10.15. Определить параметры при выходе из турбины высокого давления (ТВД), вращающей компрессоры низкого и высокого давления. Мощность компрессоров: N_КНД = 7162 кВт и N_КВД = 15464 кВт. При расчетах принять: температура и давление газа перед турбиной Т^*₃=1273 К, Р^*₃=1,94 МПа; расход газа G_г=46 кг/с; коэффициент избытка воздуха α=3,7; политропный КПД в ТВД η_ПТ = 0,9; механический КПД, учитывающий потери в подшипниках вала турбокомпрессора η_{мех 1} = 0,995.

Решение

1. Мощность ТВД

кВт.

2. Удельная работа расширения газа в ТВД

кДж/кг.

3. Изобарная теплоемкость при Т=1473 К и α=3,7 (по рис. 10.3): С’_р=1,234 кДж/кг∙К.

4. Предварительное значение температуры за ТВД

К.

5. Средняя температура в процессе расширения в ТВД

К.

6. Изобарная теплоемкость при Т=Т_ср=1172,6 К и α=3,7 (по рис. 10.3) С_р=1,215 кДж/кг∙К.

7. Истинный показатель адиабаты при Т=Т_ср=1172,8 К и α=3,7 (по рис. 10.2) k=1,312.

8. Уточненное значение температуры за ТВД

К.

9. Степень расширения в ТВД

.

10. Давление за ТВД

МПа.

Ответ: Т^*₄₁=936,3 К; Р^*₄₁=0,2372 МПа.

Пример 10.16. Найти мощность силовой турбины вращающей центробежный нагнетатель природного газа и эффективную мощность газотурбинной установки при следующих данных: температура и давление газа перед СТ Т^*₄₁=936,3 К, Р^*₄₁=0,2372 МПа; коэффициент избытка воздуха α=3,7; политропный КПД турбины η_ПТ = 0,9; расход газа G_г=50 кг/с; коэффициент восстановления давления в затурбинном устройстве σ_вых=0,99; механический КПД силового вала η_{мех 2} = 0,995; давление в окружающей среде Р_а=0,1013 МПа.

Решение

1. Степень расширения газа в СТ

.

2. Истинный показатель адиабаты при Т=Т^*₄₁=936,3 К и α=3,76 (по рис. 10.2) k=1,322.

3. Предварительное значение температуры газа за СТ

К.

4. Средняя температура в процессе расширения газа в СТ

К.

5. Изобарная теплоемкость при Т=Т_ср=857,5 К и α=3,7 (по рис. 10.3) С_р=1,146 кДж/кг∙К.

6. Истинный показатель адиабаты при Т=Т_ср=857,5 К и α=3,7 (по рис. 10.2) k=1,336.

7. Уточненное значение температуры газа за СТ

К.

8. Мощность силовой турбины

кВт.

9. Эффективная мощность ГТУ

кВт.

Ответ: N_СТ=9294 кВт; N_е=9248 кВт.