Шпоры (Автосохраненный)
.pdf
Влияние давления (уменьшение):
Давления и влажности:
Влияние аэродинамического сопротивления:
8. Переменные режимы работы ГТУ под действием внешних факторов. Объяснить и изобразить универсальную характеристику энергетической ГТУ. Привести примеры ее использования.
Расчетный режим: Tнв=+15˚C Pнв=0.1013 Мпа. Влажность = 60% Но ГТУ большую часть времени работает в нерасчетном режиме.
Совокупность параметров равновесных режимов работы ГТУ наносят на универсальную характеристику компрессора, которую совмещают с характеристикой ГТ:
1)Параметры работы компрессора определяются точкой, в которой пересекаются его характеристики с характеристикой сети – ГТ.
2)Параметры работы ГТ определяются приблизительно из уравнения Стодола-Флюгеля.
Ограничения:
1) Граница помпажа I-I чертим по коэффициенту запаса устойчивости
-коэффициент запаса устойчивости
– расход и степень повышения давления на границе устойчивости при той же частоте, при которой определены Gк, π*к в данном режиме.
2)Приведенная частота вращения(изодромы максимума и минимума). Минимум-граница надежности КС. Максимум-прочность ротора и лопаточного аппарата
3)Начальная температура газов. Минимум – устойчивость и эффективность сжигания топлива, максимум – 20-40 градусов выше расчетного –зависит от конструктивных материалов проточной части ГТ и ссистемы охлаждения
15
Пример расчета:
1)Приведенная частота:
2)Частота вращения: nф= nпр* n0ф
3)По номограмме по температуре НВ и приведенной частоте определим πк, приведенный расход воздуха Gпр, изоэнтропный КПД компрессора по рисунку ниже
4)Фактический расход воздуха: Gф= Gпр* G0к
5)Gк = Gф* nпр*рнк/ ркк
6)Нк=Тнв*Срв* (πкRв/Ср,m - 1)
16
9. Как изменяются параметры режима работы энергетической ГТУ при условии снижения температуры наружного воздуха?
При уменьшении Tнв=>увеличивается плотность воздуха=>увеличивается расход воздуха => увеличивается πк => увеличивается работа ГТУ (за счет уменьшения работы компрессора)=> увеличивается КПД ГТУ => уменьшается температура КТ (но больше продуктов сгорания),больше коэф.избытка воздуха
10. Промежуточное охлаждение воздуха в составе ГТУ. Цикл, схема и особенности работы. Какие энергетические характеристики ГТУ изменяются при введении промежуточного охлаждения и как?
Один из путей повышения эффективности и мощности ГТУ.
Промежуточный охладитель делит компрессор на 2 секции, каждая из которой должна обеспечить примерно равную πк. (2- 3 – охлаждение)
Обычно применяют совместно с регенерацией теплоты.
Промежуточное охлаждение снижает суммарную работу сжатия и повышает электрическую мощность установки.
Более холодный воздух после компрессора не требует дополнительного топлива для его нагрева до начальной температуры перед ГТ, так как он получает больше тепла от выходных газов. Это существенно повышает удельную мощность и эффективность, которая может составить 47 – 48 %.
Фирма GE разработала ГТУ типа LMS 100 с промежуточным охлаждением воздуха, но без регенерации, с высокой степенью повышения давления=40 (например, в К1 – 4, в К2 – 10). Ее КПД достигает 45 %. (Ее использовали в задаче).
Варьировали недогрев в охладителе – с ростом недогрева все показатели эффективности
уменьшались и уменьшались расход сет.воды и площадь.
Изменение эн.хар-к Без пром.охл:
Hк срв (Т2 Т1)
HГТ срГ (Т3 Т4 )
При введении пром.охл: раб.комп-ра
↓ к = Нк1 + Нк2 = СкРВ1 (Т2 −
Т.о. внутр.мощность компр-ра:
Niк GB HK
Тогда внутренная мощность ГТУ: NiГТУ NiГТ и внутр.КПД ГТУ: η_i=↑Niгту/(Вт*Qнр)
Т1) |
1 |
+ СРВк2 ((↓ Т4) − Т3) |
1 |
|
к1 |
к2 |
|||
|
|
NiK
11. ГТУ с промежуточным подогревом газов в ГТУ. Цикл, схема, особенности работы. Записать уравнение для внутренней мощности ГТУ с промежуточным подогревом. Какой подогрев топлива более эффективный: одноступенчатый или двухступенчатый?
Идея – увеличение работы, получаемой при расширении газа в турбине.
Перед первой частью турбины – в КС1 сжигается часть т-ва и для получения допустимых температур газа требуется подавать меньшее кол-во вторичного воздуха. После работы газа в ЧВД он поступает в КС2, где за счет избыточного воздуха в газе сжигается вторая часть т-ва, и газ поступает во вторую часть турбины.
Такие установки требуют меньшего расхода воздуха, поэтому полезная мощность и КПД
повышаются |
(35-37%). |
Поэтому |
двухступенчатый подогрев – эффективнее. |
||
Недостаток |
– усложнение |
схемы (тех- |
эконом.задача). |
|
|
Внутренняя мощность:
гту = гт1 + гт2 − к = Нгт1 1 |
+ Нгт2 2 − Нк 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
г |
|
г |
г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
= (( 3 3 (1 |
− |
|
|
) 1 |
+ ( 5 5 (1 |
− |
|
|
) 2 |
− (с |
р2 |
2 − |
1) |
||
|
|
гт1 |
гт |
г |
|
|
гт1 |
гт2 |
г |
|
1 |
|
|||
к
Обычно применяют совместно с регенерацией:
19
12. ГТУ с регенерацией теплоты. Принципиальная тепловая схема, цикл, принцип работы и назначение основных элементов. Показатели тепловой экономичности ГТУ с регенерацией по физическому методу.
ГТУ открытого цикла имеют высокую температуру уходящих газов. Наличие большого кол-ва ух.газов (100-700кг/с) с темп.500600 является причиной снижения экономичности установки.
Возможны тепловых схемы ГТУ с регенерацией теплоты этих газов использованием регенераторов. В них ух.газы передают часть своей теплоты сжатому в компр-ре воздуху.
Температуру воздуха за К можно повысить в пределе до темп.ух.газов (ст.регенерации σ=1). Обычно используются тех.решения,
при которых σ=0,6-0,8:
Повышение σ – увеличивает
экономичность установки и уд.площадь пов-ти регенератора:
Внутренний КПД ГТУ с регенерацией зависит от πк, τ, совершенства элементов схемы и σ:
|
т |
|
(1 − ) − |
1 |
( − 1) |
||
|
к |
||||||
|
|
0 |
|
к |
к |
||
0 = |
|
|
|
|
|
0 |
|
− (1 − ) (1 |
+ |
|
1 |
( к − 1)) − (1 − 0т (1 − к−) |
|||
|
|
к |
|||||
|
|
|
0 |
|
|
||
Для цикла с неоптимальным πк
Таким образом, регенерация нужна только при небольших Πк (не оптимальных)
Если Пк опт, то температура на выходе компрессора почти равна температуре газов на выходе из турбины и регенерация бессмысленна.
13. Принцип работы отопительной ГТУ-ТЭЦ, способы регулирования тепловых нагрузок на ГТУ-ТЭЦ, состав и назначение оборудования.
ГТУ-ТЭЦ - частный случай ПГУ ТЭЦ, в которой теплота выходных газов ГТУ используются в КУ только для отпуска теплоты внешним потребителям.
Мощность ГТУ ТЭЦ определяется типом применяемых ГТУ и количеством потребляемой теплоты. В отличие от паросиловых ТЭЦ, производство э/э на ГТУ ТЭЦ не связано с отпуском теплоты потребителям и утилизацией теплоты выходных газов ГТУ. Теплота выходных газов зависит от начальных и конечных параметров газов, характеристик нар.возд и тд.
Отопительные ГТУ ТЭЦ предназначены для комбинированной выработки э/э и теплоты при нагреве в КУ (ГВТО) сетевой воды с-мы теплоснабжения выходными газами ГТУ. Возможны тепловые схемы с подачей этой воды в ГВТО либо с исп-ем промеж. т/о для защиты поверхностей
нагрева от загрязнений (рис б). |
|
|
|
|
|
|
|
Рис в) – регулирование потребления теплоты осуществлено дожиганием т-ва в среде |
|
|
|||||
выхлопных газов ГТУ и байпасированием части мимо КУ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Регулирование отпуска |
|
|
|||
|
|
теплоты (рис 10.18) Для |
|
|
|||
|
|
след. задач: |
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Подвод |
доп.кол-ва |
|
||
|
|
теплоты в том случае, если |
|||||
|
|
тепловая |
мощность |
ГВТО |
|||
|
|
меньше, |
чем |
требуется |
по |
||
|
|
отоп.графику (способы рег-я: исп- |
|||||
|
|
е ПВК, применение дожигания т- |
|||||
|
|
ва в потоке ух.газов перед ГВТО с |
|||||
|
|
рециркуляцией |
газов |
для |
|||
|
|
снижения темп.напряжения в |
|||||
|
|
ГВТО, впрыск воды/пара в КС, |
|||||
|
|
перевод ГТУ в режим пиковой |
|||||
|
|
нагрузки) |
|
|
|
|
|
На графике ниже 10,18 - Теплофикационная и раздельная часть ц.Брайтона |
|
|
|
|
|||
|
2. Уменьшение |
|
|
|
|||
|
|
|
|
||||
|
теплоты,передаваемой |
|
|
||||
|
промышленномуи/или |
|
|
||||
|
теплофикац.теплоносителю в том |
|
|||||
|
случае, если тепловая мощность |
|
|||||
|
ГВТО превышает тепловую |
|
|||||
|
нагрузку сети способы рег-я: |
|
|||||
|
а) ГТУ-ТЭЦ - из неск. ГТУ с ГВТО, |
||||||
|
рассчитанных на разную продолж-ть |
||||||
|
работы. Их поочередное включение |
||||||
|
и |
изм-е |
нагрузки |
ГТУ |
в |
||
|
определенных |
пределах |
позволяют |
||||
|
покрывать большую часть |
тепловых |
|||||
|
нагрузок. |
|
|
|
|
||
|
б) для снижения тепловой мощности |
||||||
|
ГВТО исп-ся байпасирование газов |
||||||
|
с помощью байпасного газохода с |
||||||
|
шиберами. |
|
|
|
|
||
|
в) отпуск теплоты регулируется в |
||||||
|
схеме |
с исп-ем |
рецирк.воды |
|
|||
21
через ГВТО и подмешивание обратной сетевой воды к воде на выходе из ГВТО(для избежания низкотемпературной коррозии).
г) рег-е тепловой нагрузки ГТУ-ТЭЦ – в рез-те изм-я нагрузок ГТУ.
д) для регулирования тепл.нагрузок в пределах сут.колебаний потребления теплоты исп-ют аккумуляторы горячей воды.
При проектировании ГТУ-ТЭЦ возможна различная комбинация вышеприведенных тех.решений.
22
14. ПГУ с параллельной схемой работы, тепловая схема, состав и назначение оборудования, технические ограничения. Показатели тепловой экономичности ПГУ с параллельной схемой работы по физическому методу.
Исп-ся для генерации пара, направляемого в тепл.схему пылеугольных эн/бл ДКД и СКД.
Выходные газы направляются в КУ, где генерируется перегретый пар ВД и СД. Пар поступает в головную часть паровой турбины либо в горячую нитку промежуточного перегрева. Он смешивается с паром генерируемым в паровом котле. В хвостовой части КУ ГТУ размещают теплообменники, в которые подается часть основного конденсата и питательной воды ПТУ для снижения температуры уходящих газов.
Преимущество: достаточно просто перейти в автономный режим работы паровой и газовой части, которые связаны только трубопроводами. Возможно сжигать в КА органическое топливо любого вида по обычной схеме. Возможен режим работы только на паре, генерируем в КУ.
Возможна полузависимая схема