Сборник задач по технической термодинамике (стр. 23 )

2) hi=0,325, j i=0,481;

3) hiр=0,404, j iр=0,481.

15.6. Для простого замкнутого цикла ГТУ с подводом и отводом теплоты при р=const, использующего в качестве рабочего тела гелий (µHe=4 кг/кмоль), задано: давление и температура гелия перед компрессором р1=1 бар, t1=27 оС, давление и температура газов на входе в турбину р3=6 бар, t3=1200 оС. Расход гелия в цикле G=10 кг/c. Коэффициент адиабатного сжатия в компрессоре hк=0,87, внутренний относительный КПД газовой турбины hгт=0,9.

Рабочее тело обладает свойствами идеального газа с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

Определить:

1) мощности: компрессора Wкi , газовой турбины Wгтi , всей ГТУ Wi ;

2) внутренний абсолютный КПД цикла и коэффициент работы j i ;

3) внутренний абсолютный КПД и коэффициент работы jip регенеративного цикла ГТУ при тех же параметрах и степени регенерации sр =0,6;

Изобразить схему замкнутого цикла ГТУ и ее цикл в Т,s- диаграмме.

Ответ: 1) Wкi=18,8 МВт, Wгтi=35,2 МВт, Wi=16,4 МВт ;

2) hi=0,3904, j i=0,466;

3) htр=0,433, j iр=0,466.

15.7. Для простого разомкнутого цикла ГТУ с подводом теплоты при р=const заданы: температура воздуха перед компрессором t1=17 оС, температура газов на выходе из камеры сгорания t3=900 оС, внутренняя удельная работа газовой турбины lгтi=450 кДж/кг. Расход воздуха через компрессор G=60 кг/c. Коэффициент адиабатного сжатия в компрессоре hк=0,87 и внутренний относительный КПД газовой турбины hгт=0,9.

Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

Определить:

1) мощность ГТУ Wi ;

2) внутренний абсолютный КПД цикла.

Изобразить цикл в Т,s- диаграмме.

Ответ: 1) Wi=12,14 МВт ;

2) hi=0,318.

15.8. Для разомкнутого регенеративного цикла ГТУ с подводом теплоты при р=const (рис. 15.4) заданы: давление и температура воздуха перед компрессором р1=1 бар, t1=17 оС, давление и температура газов на входе в турбину р3=7 бар, t3=900 оС, удельная теплота q1i=540 кДж/кг. Расход воздуха через компрессор G=100 кг/c. Коэффициент адиабатного сжатия в компрессоре hк=0,87 и внутренний относительный КПД газовой турбины hгт=0,9.

Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

Определить:

1) степень регенерации цикла sр ;

2) мощность ГТУ Wi ;

3) внутренний абсолютный КПД цикла.

Изобразить цикл в Т,s- диаграмме.

Ответ: 1) sр=0,515 ;

2) Wi=20,25 МВт ;

3) hi=0,375.

15.9. Для разомкнутого цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и промежуточным охлаждением (рис. 15.8) задано: давление и температура воздуха перед компрессором р1=1 бар, t1=17 оС, максимальное давление р4=16 бар, температура газов на выходе из камеры сгорания t5=1200 оС. Расход воздуха через компрессор G=100 кг/c.

Принять повышения давления в ступенях компрессора одинаковыми: n1=n2 , а температуру воздуха за охладителем t3=t1. Коэффициенты адиабатного сжатия в компрессорах hк1=hк2=0,87 и внутренний относительный КПД газовой турбины hгт=0,9.

Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

Определить:

1) мощности компрессоров Wкi , газовой турбины Wгтi , всей ГТУ Wi ;

2) внутренний абсолютный КПД цикла и коэффициент работы j i;

3) внутренний абсолютный КПД и коэффициент работы j i 1ст аналогичного цикла с одноступенчатым сжатием до р2=16 бар и hк=0,87 ;

Оценить целесообразность использования многоступенчатого сжатия в ГТУ.

Изобразить циклы в Т,s- диаграмме.

Ответ: 1) Wкi=32,4 МВт, Wгтi=73,5 МВт, Wi=38,8 МВт ;

2) hi=0,390, j i=0,528 ;

3) hi 1ст=0,410, j i 1ст=0,452 ;

(Wкi 1ст =40,3 МВт, Wгтi 1ст =73,5 МВт, Wi 1ст =33,2 МВт) .

Вывод: за счет введения двухступенчатого сжатия снижается мощность компрессора и увеличивается полезная мощность ГТУ, при этом КПД ГТУ снижается незначительно.

15.10. Для цикла ГТУ с двухступенчатым расширением и подводом теплоты к рабочему телу (рис. 15.9) задано: давление и температура воздуха перед компрессором р1=1 бар, t1=17 оС, давление за компрессором р2=16 бар, температура газов на выходе из камер сгорания t3=t5=800 оС. Расход воздуха через компрессор G=100 кг/c.

Принять в ступенях турбины одинаковые отношения давлений р3/p4=p5/p6, коэффициент адиабатного сжатия в компрессоре hк=0,87, внутренние относительные КПД газовых турбин hгт1=hгт2=0,9.

Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с постоянными изобарными и изохорными теплоемкостями.

Определить:

1) мощности компрессора Wкi , газовой турбины Wгтi , всей ГТУ Wi ;

2) внутренний абсолютный КПД цикла и коэффициент работы j i;

3) внутренний абсолютный КПД и коэффициент работы j i 1ст аналогичного цикла с одноступенчатым расширением и hгт=0,9.

Оценить целесообразность использования многоступенчатого расширения в ГТУ.

Изобразить циклы в Т,s- диаграмме.

Ответ: 1) Wкi=40,2 МВт, Wгтi=63,2 МВт, Wi=23 МВт ;

2) hi=0,33, j i=0,364;

3) hi=0,3305, j i 1ст=0,238 (Wкi 1ст =40,2 МВт, Wгтi 1ст =52,8 МВт,

Wi 1ст =12,6 МВт);

Вывод: за счет введения двухступенчатого расширения увеличивается мощность турбины и увеличивается полезная мощность ГТУ, при этом КПД ГТУ снижается незначительно.

15.11. Для цикла ГТУ с двухступенчатым сжатием и расширением, промежуточным охлаждением и двухступенчатым подводом теплоты к рабочему телу (рис. 15.10) задано: давление и температура воздуха перед компрессором р1=1 бар, t1=17 оС, максимальное давление р4=8 бар, температура газов на выходе из камер сгорания t5=t7=750 оС. Расход воздуха через компрессор G=300 кг/c.