2. Предварительный расчет тВаД

Задание: Рассчитать ТВаД с эффективной мощностью N_e = 5000 кВт и удельным расходом топлива с_е.зад = 0,254 кг/кВт·ч в стандартных атмосферных условиях (Т_н = 288 K, р_н = 101300 Па). Двигатель предназначен для привода электрогенератора ГТУ.

Принимаем следующие значения величин:

– стехиометрический коэффициент топливного газа;

– низшая теплотворная способность топливного газа;

– коэффициент сохранения полного давления в ВЗ;

– коэффициент сохранения полного давления в КС;

– коэффициент полноты сгорания в КС;

– коэффициент сохранения полного давления в ВУ;

– коэффициент полезного действия компрессора;

– коэффициент полезного действия турбины (ТК+СТ);

– коэффициент полезного действия свободной турбины;

– коэффициент полезного действия турбины компрессора;

– коэффициент полезного действия трансмиссии;

– механический КПД, Учитывающий затраты мощности на трение в подшипниках и привод агрегатов;

– коэффициент скорости выходного устройства;

– коэффициент, учитывающий отбор воздуха на охлаждение и другие нужды, а также утечки через лабиринтные уплотнения;

– коэффициент, учитывающий увеличение температуры газа в конце процесса расширения из-за неадиабатичности процесса (подогрев газа в результате трения);

– коэффициент, учитывающий массу топлива, введенного в двигатель;

Выбираем: = 1200 K и ; = 6,9,12,15; с_с = 180 м/с и 220 м/с.

Определяем свободную энергию в двигателе

, Дж/кг. (3.4)

Определяем удельную мощность двигателя

. (3.5)

Определяем удельный расход топлива

. (3.6)

Примечание._. В предварительном расчете принимать значения с_р = 1005 Дж/кг·K, k = 1,399.

Значения с_р.г и k_г рассчитываются по специальным программам, либо определяются по справочным таблицам в зависимости от средней температуры рабочего тела в КС

, 3.7

где – полная температура воздуха за компрессором

. 3.8

и коэффициента избытка воздуха α, который определяется по справочным графикам для значений и ,

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

K	сс, (м/с)		Nуд, (Дж/кг)·10^3	се, кг.т/кВт·ч
1	2	3	4	5
1200	180	6	204,3	0,3215
		9	218,4	0,278
		12	213,6	0,261
		15	206,7	0,250
	220	6	196,9	0,340
		9	211	0,287
		12	206,3	0,269
		15	199,3	0,259
1300	180	6	242,3	0,324
		9	263,7	0,274
		12	263,2	0,256
		15	259,7	0,244
	220	6	235	0,335
		9	256,4	0,283
		12	255,8	0,267
		15	252,3	0,253

По полученным данным строим графики (см. рис. 3.3, 3.4). Из анализа графиков видно, что заданный удельный расход топлива с_е = 0,254 кг/кВт·ч обеспечивается при параметрах: , и с_с =180 м/c.

Анализируя графики удельной мощности, видим, что при этих параметрах лишь незначительно ниже максимального ее значения.

Более низкий удельный расход топлива можно получить при тех же и с_с =180 м/c, но при . Однако степень повышения давления труднее реализовать в однокаскадном компрессоре, так как понадобится большое число ступеней компрессора, сложная система его регулирования, что вызовет трудности в обеспечении достаточно высоких КПД и широкого диапазона его устойчивой работы.

Поэтому в качестве «исходных» выбираем параметры: , и . При этом получим предварительные значения: с_е = 0,253 кг/(кВт·ч); N_уд = 258,2·10³ Дж/кг (258,2 кВт·с/кг).

Рис.3.4. Зависимости

Рис.3.3. Зависимости