8077
.pdf
40
П.3. Определение теплофизических характеристик уходящих газов ГТУ
Теплота сгорания природного газа определяется соотношением, кДж/(нм3 т.г.)
Qрн 358,2CH4 637,46С2 H6 860,05С3 H8 107,98H2 126,36CO, (П.3.1)
в котором составляющие природного газа подставляются в объемных процен-
тах, а сокращение «т.г.» означает «топливный газ».
Расход топливного газа в камеру сгорания ГТУ, (нм3 т.г.)/с
N ГТУ
Bт.г э , (П.3.2)
ηГТУэ Qрн
Стехиометрический расход воздуха, (нм3 воздуха)/(нм3 т.г.),
V 0 0,0476(0,5CO 0,5H2 1,5H2S 2CH4 3,5С2H6 5С3H8 O2 ). (П.3.3)
Эти соотношения позволяют определить коэффициент избытка воздуха в уходящих газах ГТУ:
|
Gг |
|
ρт.г |
|
|
(П.3.4) |
α |
|
1 |
|
|
, |
|
ρт.г Вт.г |
1,293V |
0 |
||||
|
|
|
|
|
где ρт.г. – плотность топливного газа, кг/нм3, Gг – расход уходящих газов ГТУ.
Теоретические объемы чистых продуктов сгорания:
азота, (нм3 п.с.)/(нм3 т.г.)
|
|
|
|
V |
0 |
0,79V 0 |
0,01N |
2 |
; |
|
|
|
|
|
(П.3.5) |
||||||
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
трехатомных газов, (нм3 п.с.)/(нм3 т.г.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
V 0 |
|
0,01(CO |
2 |
CO H S CH |
4 |
2C |
2 |
H |
6 |
3C H ); |
(П.3.6) |
||||||||||
RO2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
8 |
|
|||||
воды, (нм3 п.с.)/(нм3 т.г.) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
V 0 |
0,01(H |
2 |
H S 2CH |
4 |
3C |
2 |
H |
6 |
4C H |
1,61V 0 ). |
(П.3.7) |
||||||||||
H O |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 8 |
|
|
|
|||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В этих соотношениях сокращение «п.с.» означает «продукты сгорания».
Действительный объем водяных паров, (нм3 п.с.)/(нм3 т.г.)
V |
|
V 0 |
|
0,0161(α – 1)V 0. |
(П.3.8) |
|
H O |
H O |
|
|
|
||
2 |
|
2 |
|
|
|
|
Полный объем продуктов сгорания, (нм3 п.с)/(нм3 т.г) |
|
|||||
V V 0 |
|
V 0 |
V |
(α – 1)V 0. |
(П.3.9) |
|
г RO |
2 |
N |
2 |
H O |
|
|
|
|
2 |
|
|
||
41
Теплоемкости в кДж/(кг·К) составляющих уходящих газов ГТУ при тем-
пературе θ :
c |
|
4,1868(4,5784 10 11 θ3 |
1,51719 10 7 θ2 0,000250113 θ + |
||||||||||||||||||||||||
|
CO2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,382325); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
2 |
|
|
|
6 |
|
|
cN2 4,1868( 2,24553 |
10 |
|
|
θ |
|
4,85082 10 |
|
θ |
|
|
2,90598 10 |
|
θ + |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,309241); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(П.3.10) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,1868( 2,10956 |
10 11 θ3 4,9732 10 8 θ2 |
2,60629 10 5 θ |
|||||||||||||||||||||||
cH |
O |
||||||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,356691); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
c |
|
4,1868( 2,1717 10 11 θ3 |
4,19344 10 8 θ2 |
8,00891 10 6 θ + |
|||||||||||||||||||||||
|
возд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,315027). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Энтальпия чистых продуктов сгорания в уходящих газах ГТУ, кДж/(нм3 т.г) |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
H 0 |
(V 0 |
|
c |
|
|
V 0 |
c |
|
|
V |
|
c |
|
)θ . |
|
(П.3.11) |
||||||||
|
|
|
г |
|
|
RO |
2 |
|
CO |
2 |
|
N |
2 |
N |
2 |
|
H O H O |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|||||
|
Энтальпия воздуха в уходящих газа ГТУ, кДж/(нм3 т.г) |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
H 0 |
|
V 0c |
|
|
θ. |
|
|
|
|
|
|
(П.3.12) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
возд |
|
|
|
возд |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Энтальпия уходящих газов, отнесенная к 1нм3 сожженного топливного |
||||||||||||||||||||||||||
газа, кДж/(нм3 т.г) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Hг Нг0 |
(α 1)Нвозд0 . |
|
|
|
|
|
(П.3.13) |
||||||||||||||
|
Удельная весомая энтальпия уходящих газов ГТУ для температуры θ , |
||||||||||||||||||||||||||
кДж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iг |
Bт.г.Нг |
. |
|
|
|
|
|
|
|
(П.3.14) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Получив 3-4 значения Iг |
в зависимости от θ |
в диапазоне изменения тем- |
||||||||||||||||||||||||
пературы газов в котле-утилизаторе, |
строим график |
I г (θ), которым можно |
|||||||||||||||||||||||||
пользоваться в расчетах. Ещё удобнее зависимости Iг (θ) и θ(Iг ) аппроксимиро-
вать полиномом с помощью электронных таблиц Excel.
42
П.4. Характеристики последних ступеней ЦНД со стандартными
лопатками ЛМЗ
Характеристики представлены в виде зависимости потерь с выходной скоростью Hв.с. относительного внутреннего КПД ηoi ступени, работающей на перегретом паре, от объемного расхода пара Dvк , идущего через последнюю ступень.
Рис. П.4.1. Характеристики последних ступеней турбин ЛМЗ: а – потери с выходной скоростью; б – относительный внутренний КПД; 1 – lz = 0,55 м, dк = 1,35 м; 2 – lz = 0,755 м, dк = 1,35 м; 3 – lz = 0,755 м, dк = 1,52 м; 4 – lz = 0,96 м, dк = 1,52 м; 5 – lz = 1 м, dк = 1,8 м;
6 – lz = 1,2 м, dк = 1,8 м.
43
П.5. Требования к оформлению типового расчета
Оформленный типовой расчет должен содержать:
1)задание;
2)краткое описание энергетической ГТУ;
3)описание тепловой схемы ПГУ;
4)расчетную часть;
5)анализ полученных результатов;
6)выводы и заключение.
Типовой расчет оформляется на белой писчей бумаге формата А4 в ре-
дакторе Word. Расчетная часть оформляется аналогично примеру, содержаще-
муся в настоящем пособии. Все рисунки и графики выполняются с использова-
нием графических редакторов. Текст должен быть написан грамотным русским языком. Все страницы должны быть пронумерованы и в начале (или конце) за-
писки должно быть приведено оглавление.
Записка должна быть сшита скоросшивателем и подписана студентом.
Небрежно оформленные типовые расчеты не принимаются.
44
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Аметистов, Е.В. Основы современной энергетики: Учебник для вузов.
–3-е изд., перераб. и доп. / Под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. М.: Изд-во МЭИ, 2004. – 375 с.
2.Костюк, А.Г. Турбины тепловых и атомных электрических станций: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / А.Г. Костюк, В В. Фролов, А.А. Булкин, А.Д. Трухний. М.: Изд-во МЭИ, 2001. – 488 с.
3.Пичугин, И.И. Особенности проектирования паровых турбин Л М3 /
И.И. Пичугин, А.М. Цветков, М.С. Симкин // Теплоэнергетика. 1993. № 5. С.
10–21.
45
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..………… |
3 |
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПАРОГА- |
|
ЗОВОЙ УСТАНОВКИ С КОНДЕНСАЦИОННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ. |
4 |
2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИОННОЙ ПАРОГАЗОВОЙ |
|
УСТАНОВКИ…………………………………………………………………... |
5 |
2.1 Типовая схема двухконтурной парогазовой установки …………… |
5 |
2.2. Выбор опорных значений расчетной схемы………………………… |
7 |
2.3. Тепловой расчет котельной установки………………………….….. |
8 |
2.4. Выбор концепции паровой турбины и расчет процесса расширения |
|
пара в ней…………………………………………………………………… |
14 |
2.4.1. Выбор параметров последней ступени и числа цилиндров… |
14 |
2.4.2. Размещение камеры смешения………………………………… |
15 |
2.4.3. Расчет процесса расширения пара в паровой турбине……… |
16 |
2.5. Расчет экономических показателей паротурбинной, паросиловой и |
|
парогазовой установок……………………………………………………. |
17 |
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВУХКОНТУРНОЙ ПАРОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ |
19 |
3.1 Исходные данные……………………………………………………… |
19 |
3.2. Определение теплофизических характеристик уходящих газов…… |
20 |
3.3 Расчет котла-утилизатора…………………………………………….. |
23 |
3.4. Приближенный расчет паровой турбины……..…………………..…. |
28 |
3.5. Определение экономических показателей парогазовой установки… |
36 |
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ |
|
РАБОТЫ………………………………………………..……………….……… |
37 |
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………… |
38 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………….. |
44 |
Дыскин Лев Матвеевич
Морозов Максим Сергеевич
Болдин Владимир Петрович
РАСЧЕТ ПАРОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК
Учебно-методическое пособие по подготовке к практическим занятиям и выполнению курсовой работы
(включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Современные методы оценки эффективности
теплоэнергетических систем» для обучающихся по направлению подготовки 13.04.01 Теплотехника и теплоэнергетика, профиль
Тепломассообменные процессы и установки
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru