Задачник по термодинамике (555278), страница 24
Текст из файла (страница 24)
11,9, а, б изображены схема газотурбинной установки ГТ700-5, работающей с подводом теплоты при постоянном давлении с регенерацией, и схема ее теоретического цикла. Давление воздуха на входе в компрессор д! 1 Ряс 1ьв 132 (К) /<< = 0,098 МПа, темпера~ура 7', = 288 К, степень повышения давления р = /<т//<< = 3,9, температура газов на входе в турбину (Т) Т„= 971 К, степень регенерации о *= = 0,75.
Определить термический к. п. д. цикла при заданной степени регеяерацни, с предельной регенерацией (о = 1,0) и без регенерации. Найти количество теплоты, передаваемое а регеиераторе (Р) при а =- 0,75, если расход рабочего тела /<4„, = 162 10' кг/ч, а его средняя теплоемкость ср —— 1,005 кДж/(кг К). Р е ш е и и е. Степенью регенераци~ называется отношение фактически регенерированного количества теплоты к предельно возможному, или, другими словами, отношение действительного повышения температуры воздуха в регераторе к предельно возмож<юму. Термический к.
п. д. цикла !ТУ с регенерацией может быть подсчитан по формуле На р !) (11<а- о /х 1)/!()<< — «/ь (р — о (р — ~п'-«/")1 (2,27 — !) (3,9<"' — ы/'"— — 1)/13 9«,«-<'/<,4< (2 27 !) 0 75(2 27 — 3 9<'" ' >/' ")1 = 0 474. Здесь о = 0,75 — степень регенерации теплоты в цикле; р = о,/о, — степень предварительного расширения; р .о,/о, =Т,/Т,;, Т, =Т, (ра/р,)<"-и/" =288.3,9" <' 0/' 4' =428 К. Следовательно, р = Т,/Та 973/428 = 2,27.
Термический к, п. д. цикла с предельной регенерацие) подсчитывается по той же формуле «а=< (2 27 !) (3 9«.4< — «/<,«1)/13 9«',«</« < н Х(2,27 — 1)--(2 2? 3 9«« — м/<,«)1 0 560 Термический к. п. д. цикла без регенерации 9Я< а 1 1/()«' — <>/< 1 1/3 9«,4« — >/<,«О 326 Из соотношения а = (Т, — Т )/(Т, — Т<) определим температуру Т Т, + о (Т вЂ” Т,) = 428 + 0,75 (656 — 428) = = 599 К. Здесь Т4 — — Та/р«' <Р = 973/3,9<'" '>/"' = 656 К. Количество теплоты, передаваемое в регенераторе (при о = 0,75), Цв,„=М т с1 (Ть Та) = !62 000 1,005(599 428) = = 27,84 !О'кДж/ч 11.26.
Определить зкономию топлива за счет регенерации в газотурбннной установке ГТУ-3 с подводом теплоты в процессе д = сопя! (см, рис. 11,7), если мощность установки 300 кВт; Т, =- 293 К; () = д,,lр, = 3,25; Т„= 10'3 К, степень регенерации а = 0,52; теплотворная способность топлива !',!"„= 41 900 кДн<'кг, рабочее тело имеет свойства сухого воздуха. 11.27. По условиям задачи 11.25 определить температуры на выходе из турбины и компрессора н внутренний к. п, д, ГТУ без регенерации с учетом необратимости процессов расширения газов в турбине и сжатия воздуха в компрессоре.
Внутренний относительный к. п. д. турбины принять равным т), „., = 0,86, а компрессора т1„,. „= 0,80. Р е ш е н и е. !4а рис. 11.9, 6 линиями 1-2' и 3-4' условно показаны процессы сжатия и расширения с учетом необра. тимости, приводящей к росту энтропии в адиабатических процессах. Внутренний относительный к. п. д, турбины Ч„,=(1,— !()~(1, — („) =(Т,— Т~ )7(Т,— Т,), отктда 7'1 — ' Та — ц!а ~ (7з — ТД= 973 — О 86 (973 — 656)=700 К Здесь Тх = ТДы О'" = 973!3,9гпм О!но —.— 656 К. Внутренний о~носительный к, и, д. компрессора з1„„= (Π— (,)!(! ° — — О) =- (Тз — Т,))(Т. — Т,), откуда Тз =- Т, + (Те — Т~) /з!ы,, =-288+ (428 — 288)!0,8 =. 463 К. Здесь Т,=.
Т,()ц-'ы"= 288 3,9п'ы — Оы " '=- 428 К Внутренним к. и. д. установки называется отношение разности действительных перепадов энтальпии в турбнне н компрессоре к изменению зитальпин в камере сгорания: тьгту =!(Ы вЂ” ы') — (пи — 11!)!(1а 12') =!(7ч — Ть )— — (Т« — Т,)!ЦТ, — Тз.) =1(973 — 700)— — (463 — 288)) /(973 — 463) = О, 192. 1!.28. В цикле ГТУ с подводом теплоты прп р -= сопз! н двухступенчатым сжатием воздуха без регенерации (рис. !!.!О, а, б) известны значения параметров р, =- = О,! МПа; 1, = !а = 17 'С; р, = 0,9 МПа и теоретический теплоперепад в турбине Ж, = 500 кДм</кг. Определить удельный эффективный расход топлива в установке, если теплотворная способность топлива Яр — — — 40 000 кДж!кг, массовый расход воздуха М, = !2 000 кг!ч, к.
и. д. камеры сгорания з)„., = 0,95. внутренний относительный к. и. д Рис. 1! ЛО турбпиы г)„;, = 0,87, внутренние относительные к, п. д. компрессоров и,,; кнд =~)ыквд =0,82, механический к. и.д. установки т)„= 0,85. При расчете принять 1, = 14. !1.29. Газотурбинная )становка ГТ-25-700-1, схема ко. торой дана на рис. 1! .1О, а, работает по циклу с двухступенчатым сжатием, подводом теплоты при р =сопз1 и регенера. цией. Теоретический цикл в координатах з, Т изображен на рис.
11.10, б. Определить давления и температуры во всех точках цикла, термический к. п. д. цикла, теоретическук мощность ГТУ н количества теплоты, передаваемые в охла. дителе воздуха (ОВ) и в регенераторе (Р), принимая еле. дующие значения величин: температура воздуха на входе ~ компрессор низкого давления (КНД) Т, =- 290 К; давлени~ рз = 0,098 МПа; степени повыщения давления в КНД КВД р = р,~р, = р,!о, = 3,!б; температура воздуха посл< охладителя Т, = 313 К; температура газа перед турбино! (Т) Т, = 973 К; степень регенерации о = 0,80, Рабоче тело по всему тракту установки имеет физические свойств: воздуха; расход рабочего тела составляет 190 кг/с.
11.30. Исходя из условий задачи 11.29, определить тер мический к. п. д. цикла тп для работы без регенерации (а =. = О); температуры на выходе из КНД (Тз ), КВД (Тз ) и турбины (Т„) с учетам необратимости процессов расширения н сжатия; внутренний к. п. д. цикла «1;; внутренний относительный к. п. д. цикла «1, о Принять следующие значения внутренних относительных к. п.
д, элементов установки; «1о ~ кнд = 0,85~ «!о ' кад 0 82~ «! „= 0,87. П.31. В качестве рабочего тела в ГТУ закрытого цикла с подводом теплоты при р = сонэ( используется смесь гелия Не и ксенона Хе следующих составов: а) г«не — — 0; ухе = = 100%~ б) ф~е = 50Зо', архе = 50/е', в) йне !00 Зо~ рх О. Считая рабочее тело идеальным газом, вычислить для этих составов термический к, п.
д. цикла «)б работу цикла /„; теоретическую мощность турбины /Ч„полезную теоретическую мощность установки й/„. Расчет провести по следующим данным (см. рнс. 11.7); р«=5МПа; Т, = 1000 К; Тэ= ГЗО О; (1 = рэ/р, =3; массовый расход рабочего тела М, = 23 кг/с.; средние массовые теплоемкости: ср н, = 5 2 кДж/(кг К), гп хе = = 0,158 кДж/(кг ° К). 11.32. В ГТУ закрытого цикла, предназначенной для работы в космосе (питание бортовой аппаратуры летательных аппаратов), теплота подводится к рабочему телу в ядер. ном реакторе, а сброс теплоты в космическое пространство производится холодильником-излучателем. Термадинамический цикл ГТУ, работающей с регенерацией теплоты, показан на рис. П.9, б. Изобразить принципиальную схему такой установки, для случая полной регенерации определить термический к.
п.д. цикла, сравнив ега с к. и. д. при отсутствии регенерации. Определить также состав рабочега тела (смесь гелия Не и ксенона Хе), обеспечивающий получение теоретической мощности установки й/« = 3000 кВт. Для расчета использовать следующие даннйе: р, = 1„8 МПа; 1, =- 100 'С; /э - — — 850'С; р,/р, = 2,5; Мр, — — 20 кг/с; с н, —— = 5,2 кДж/(кг ° К), с х, — — О,!58 кДж/(кг К). 11.ЗЗ. Будушее крупной энергетики связано с применением ядерного горючего. В СССР проведены проектные исследования характеристик блока АЭС с высокатемпературным газаохлаждаемым реакторам иа тепловых нейтронах и однаконтурной гелиевай газотурбинной установкой закрытого цикла (ГТУЗЦ), действительной (внутреиней) мощностью 1200 МВт*. Конструктивные варианты ГТУЗЦ проектировались по циклу с однократным подводом теплоты, ' Канаев Я.
А., Ро«покое Е Ф., Копп И. 3, Термодкквмкчеекие циклы, схемы к экергооборудовакке втомцык электростэпцкй. М., !976. С. 266. 136 двукратным охлаждением газа в процессе сжатия и реге. нерацией. Один из вариантов представляет собой одноваль. ную установку с однокорпусной турбиной, тремя последовательно расположенными по газовому тракту компрессорами, тремя охладителями гелия и регенератором.
Изобразить принципиальную схему такой установки ее цикл в координатах з, Т и рассчитать: тепловую мощность реактора, действительную (внутреннюю) мощносг, турбины; мощность, затрачиваемую на компрессоры; количество теплоты, отводимое в охладителях гелия; эффективный к. п. д.
ГТУ; степень регенерации и количество теплоты, передаваемое в регенераторе; полный электрический к, п, д, н электрическую мощность блока АЭС. Расчет провести по следующим данным: давление и тем. пература гелия перед турбиной 8,07 МГ!а и 1200'С, темпе. ратура гелия на входе в реактор 675'С, степень понижении давления в турбине 3,3; расход гелия 731',5 кг!с. Сжатие ге. лия в компрессорах и расширение в турбине считать адиа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
