2. Расчёт теплофизических свойств газов гту

   1. Характеристики топлива

Тип топлива: природный газ

Газопровод: Уренгой-Надым-Пунга-Ухта

Состав газа по объёму:

CH₄ = 98,72 %;

C₂H₆ = 0,12 %;

C₃H₈ = 0,01 %;

C₄H₁₀ = 0,009 %;

C₅H₁₂ = 0 %

CO₂ = 0,14 %;

N₂ = 1,00 %

Низшая теплота сгорания топлива:

Плотность топлива при 0 °С и 101,3 кПа: ρ = 0,724 кг/м³

2. Расчет состава и энтальпии продуктов сгорания газообразного топлива

Теоретическое количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 нм³ сухого газообразного топлива, м³/м³:

Объемный состав (м³/м³), продуктов сгорания газообразного топлива может быть определен по следующим формулам:

где - объемные содержания компонентов топлива, %; - влагосодержание газообразного топлива отнесенное к 1 м³ сухого газа, г/м³.

Полный относительный объем продуктов сгорания газового топлива:

Объемные доли продуктов сгорания:

Параметр для газовой смеси известного состава выражается уравнением:

Молекулярная масса продуктов сгорания:

3. Учет аэродинамического сопротивление ку

Утилизация части теплоты уходящих газов ГТУ в тепловых схемах ПГУ связана с некоторым повышением сопротивления выхлопного тракта и ростом давления газов за газовой турбиной, что приводит к небольшому снижению электрической нагрузки, а соответственно и КПД, и к незначительному увеличению температуры газов за ГТУ. Это влияние можно оценить зависимостями, полученными авторами по проектным характеристикам ряда современных ГТУ:

Дополнительное аэродинамическое сопротивление на выхлопе ГТУ за счет установки котла утилизатора для тепловой схемы ПГУ-КЭС принимаю равным 4кПа.

Относительная величина потери давления на выхлопе турбине:

Коэффициент повышения температуры выхлопных газов ГТУ:

Температура продуктов сгорания на выходе из турбины, работающей с КУ:

Коэффициент снижения электрической мощности ГТУ:

По известным значениям температуры выхлопных газов ГТУ , молекулярной массы смеси газов μ_г = 28,447 и параметра β_г = 1,16 находим:

4. Тепловой расчёт котла утилизатора

   1. Пароперегреватель

Уравнение теплового баланса пароперегревателя

Задаемся по [1]:

- коэффициент сохранения теплоты в КУ φ = 0,995

- гидравлическое сопротивление пароперегревателя

В дальнейшем все принимаемые величины также выбираются по рекомендациям.

Недогрев на горячем конце пароперегревателя

Температура пара на выходе из пароперегревателя:

Давление в барабане:

С помощью программы WaterSteamPro Calculator определяем:

2. Испаритель

Уравнение теплового баланса испарителя

Принимаем недогрев в экономайзере

Температурный напор на холодном конце испарителя

Температура питательной воды после экономайзера:

Давление питательной воды после экономайзера:

С помощью программы WaterSteamPro Calculator определяем:

Температура дымовых газов на выходе из испарителя:

По известным значениям температуры дымовых газов на выходе из испарителя Т₂ = 261,3 °С, молекулярной массы смеси газов μ_г = 28,447 и параметра β_г = 1,16 находим:

3. Экономайзер

Уравнение теплового баланса экономайзера

В данной схеме используется деаэратор атмосферного типа:

Средний удельный объём одного кубического метра воды в ПН:

Давление питательной воды на входе в экономайзер:

Подогрев воды в питательном насосе:

С помощью программы WaterSteamPro Calculator определяем:

При решении системы уравнений теплового баланса, получены:

- расход пара, генерируемого в контуре:

- энтальпия дымовых газов после пароперегревателя:

По известным значениям энтальпии дымовых газов на выходе из пароперегревателя h₁= =492,795 кДж/кг, молекулярной массы смеси газов μ_г ==28,38 и параметра β_г = 1,18 находим:

Из уравнения теплового баланса экономайзера получено значение энтальпии дымовых газов на выходе из него:

По известным значениям энтальпии дымовых газов на выходе из экономайзера h₃ = 200,907 кДж/кг, молекулярной массы смеси газов μ_г =28,447 и параметра β_г = 1,16 находим: