. ( 7.8)

(скорочення п.г. – паливний газ)

Враховуючи, що масовий вміст кисню в повітрі складає 23,15% і молярна маса кисню дорівнює 32 кг/кмоль, теоретично необхідна витрата повітря з розрахунку на 1 кіломоль паливного газу

( 7.9)

Звідси теоретично необхідна для повного згорання палива кількість повітря із розрахунку на 1 кг паливного газу

L0 = Мпов / mп.г. кг повітря/ кг п.г. ( 7.10)

Кількість вуглекислого газу в продуктах згорання в кмоль СО2 на 1 кмоль паливного газу

, (7.11)

де r5 – об’ємна частка вуглекислого газу в складі паливного газу ;

Відповідна масова кількість вуглекислого газу

кг со2 / кг п.г. , (7.12)

де - молярна маса вуглекислого газу .

Кількість водяної пари в продуктах згорання в кмоль Н2О на 1 кмоль паливного газу

. (7.13)

Відповідна масова кількість водяної пари

кг н2о / кг п.г. ( 7.14)

де - молярна маса водяної пари

Розрахунок теплової схеми ГТУ.

На другому етапі розрахунку виконується власне тепловий розрахунок.

Вихідні дані для теплового розрахунку:

- температура на вході в осьовий компресор t1 oC

- температура на вході в газову турбіну t3 oC

- внутрішній відносний ККД. газової турбіни hвт

- внутрішній відносний ККД. осьового компресора hвк

- ККД камери згорання hкз

- механічний ККД. осьового компресора hмк

- механічний ККД газової турбіни hмт

- температура паливного газу tпгоС

- атмосферний тиск Рат

- втрати тиску на вході в осьовий компресор DРа

- втрати тиску в камері згорання DРкз

- втрати тиску на виході з газової турбіни DРs

- ефективна потужність газотурбінної установки Nгту

- відношення масової витрати робочого тіла на вході в газову турбіну до масової витрати повітря на вході в осьовий компресор dм .

Нижче приводиться послідовність теплового розрахунку.

Визначаємо наближену величину оптимального значення ступеня підвищення тиску, користуючись формулою , (7.15)

де hв - внутрішній ККД газотурбінної установки ;

e - ступінь підвищення тиску ;

m = ( к - 1 ) / к , ( к – показник адіабати, к = 1.41 )

Підставляємо послідовно значення e = 2,4,6,…., знаходимо максимальну величину hв , що відповідає оптимальному значенню ступеня підвищення тиску ОК - eопт . Більш точно оптимальне значення eопт можно визначити , застосовуючи менший крок нарощування e .

Визначаємо ступінь підвищення тиску осьового компресора для оптимального значення

, ( 7.16)

Визначаємо перше наближення температури на виході ідеаль- ного осьового компресора

, (7.17)

Друге наближення температури Т2 визначається залежністю

, (7.18)

де Rп – газова стала повітря.

Середня теплоємність повітря в інтервалі температур t14t2

Cрп = А1 + В1 ( t1 + t2 ) + C1 ( t12 + t1Чt2 + t22 ) , (7.19)

де А1,В1,С1 – коефіцієнти тричленної моделі середньої теплоємності повітря .

Визначаємо температуру повітря на виході з осьового компре- сора при політропному стисненні

. ( 7.20)

Питома робота осьового компресора

. ( 7.21)

Коефіцієнт надлишку повітря визначається з рівняння

. ( 7.22)

Теплоємності повітря і робочого тіла на вході в газову турбіну визначаються для інтервалів температур відповідно і 04t3 , середню теплоємність паливного газу приймаємо 2.3 кДж/кгК .

Для визначення першого наближення коефіцієнта a значення середньої теплоємності продуктів згорання приймаємо .

Використовуючи перше наближення a, визначаємо маси кисню і азоту в продуктах згорання з розрахунку на 1 кг паливного газу

; . (7.23)

Загальна маса продуктів згорання з розрахунку на 1 кг паливного газу

. (7.24)

Визначаємо масові частки кожного компонента

; ; ;

. (7.25)

Для розрахунку теплоємності продуктів згорання в інтервалі температур 0 4 t3 визначимо теплоємності кожного компонента продуктів згорання , застосовуючи тричленні залежності для середньої теплоємності кожного компонента

Срі = аі + віЧt3 + ciЧt32 , (7.26)

де аі , ві , сі - коефіцієнти моделі теплоємності і – го компонента .

Теплоємність продуктів згорання ( суміші вказаних вище чотирьох компонентів ) визначаємо залежністю

(7.27)

після чого визначаємо друге наближення коефіцієнта надлишку повітря a ( формула (7.22))

Застосовуючи друге наближення a , уточнюємо значення маси кисню , азоту і в цілому продуктів згорання (залежності 7.23-7.24 ) і відповідні значення g1,g2,g3 i g4 ( залежності 7.25)

Молярна маса продуктів згорання визначається рівнянням

mпз = 1 / ( g1/m1 + g2/m2 + g3/m3 + g4/m4 ) кг/кмоль . ( 7.28)

Газова стала продуктів згорання

, Дж/кгК , ( 7.29)

де молярна газова стала Rm = 8314.5 Дж/кмольК .

Визначаємо ступінь пониження тиску в газовій турбіні

. ( 7.30)

Температура на виході ідеальної турбіни

, ( 7.31)

де .

Користуючись аналітичною залежністю для визначення теплоємності в заданому інтервалі температур

СPmi = ai + bi ( t3 + t4 ) + ci ( t32 + t3t4 + t42 ) , Дж/кгК , (7.32)

визначаємо середню теплоємність кожного з чотирьох компонентів продуктів згорання в інтервалі температур t34t4 і середню теплоємність суміші СРпз ( залежність (7.27)).

Уточнюємо температуру Т4 на виході з газової турбіни (формула (7.31)).

Температура продуктів згорання на виході з газової турбіни при політропному розширенні

. (7.33)

Питома робота газової турбіни

, кдж/кг . (7.34)

Питома ефективна робота газової турбіни

, кдж/кг . (7.35)

Питома ефективна робота осьового компресора

, кдж/кг . (7.36)

Визначаємо техніко-економічні показники