Сығымдағыштар мен жылулық қозғалтқыштар

Пәндік жұмыс “Сығымдағыштар мен жылулық қозғалтқыштар” курсынан алған теориялық білімдерін тереңдету және бекіту үшін белгіленген.

Тапсырма нұсқалары 1кестеде келтірілген.

1 К е с т е – Газтурбиналы қондырғының берілген мәліметтері

ГТҚ-ның механикалық ПӘК-і – η_м = 0,995;

Ауа мен газ температурасы мөлшері:

Т₁ = t₁ + 273 = 16 + 273 = 289 ^оК; Т₃ = t₃ + 273 = 660 + 273 = 933 К ;

ГТҚ атқаратын пайдалы жұмыс мөлшері: ℓ_п = ℓ_т – ℓ_к ; әлде

мұнда: қысым жоғарлату дәрежесі (сығылу коэффициенті) λ = P₂/P₁;

(k – 1)/ k = m; (С_р∙Т₁/ η_к) = α; (Т₃/Т₁)∙η_oi∙η_к = β;

келесіні табамыз: ℓ = α∙(λ^m – 1)∙( β/λ^m – 1);

мысалы ℓ = у ; λ^m = х тең болса, онда у = α∙( х – 1)∙( β/х – 1);

өзгерту ден соң: у = ( β – х – β∙х ^-1 + 1);

туынды: у' = α∙( -1 + β∙х ^-2); α∙( β/х² – 1) = 0; β/х² – 1 = 0; β/х² = 1;

Есеп өткіземіз: β = (Т₃/Т₁)∙η_oi∙η_к = ( 933/ 289)∙0,88∙0,85 = 2,415;

х мөлшерін табамыз:

сонымен λ^m = 1,554; m = (k – 1) / k = (1,41 – 1)/ 1,41 = 0,29 ;

λ^0,29 = 1,57 ; λ_опт = (1,554)^{1/ 0,29} = 4,572;

Ең жоғары пайдалы жұмыс мөлшері (ℓ_п) тиімді қысым жоғарлату дәрежесінің λ_опт кезінде болады.

Сығымдағыштың меншікті жұмыс мөлшері:

ℓ_к = С_р∙( Т₁ – Т₂) = С_р∙∆Т_к ;

Сығымдағыштағы ауаның температура жоғарлауы:

∆Т_к = Т₁∙( λ^m – 1)∙( 1 / η_к) = 289∙( 1,554 – 1)∙( 1/ 0,85) = 188,36 К;

Сығымдағыштың меншікті жұмыс мөлшері:

ℓ_к = С_р∙∆Т_к = 1,0∙188,36 = 188,36 кДж/кг;

Турбинадағы меншікті жұмыс мөлшері:

ℓ_т = С_р∙Т₃∙( 1 – 1/ λ^m)∙η_oi = 1∙933∙( 1 – 1/ 1,554)∙0,88 = 292,7 кДж/кг;

Пайдалы жұмыс: ℓ_п = ℓ_т – ℓ_к = 292,7 – 188,36 = 104,34 кДж/кг;

Газдың меншікті шығысы: g=3600/ℓ_п=3600/ 104,34 = 34,5 кг/кВт∙сағ;

Жұмыс газдың толық шығысы:

D_г = g∙(N_э/η_г∙η_м) = 32.528∙(6000/ 0,96∙0,995) = 103153,3 кг/сағ = 56.76 кг/с;

Т₂ = Т₁ + ∆Т_к = 289 + 188,36= 477.36 К; t₂= 204,36 ^oC;

Турбинадан соңғы газ температурасы:

Т₄ = Т₃ – Т₃∙(1 – 1/ λ^m)∙ η_oi =933 – 933∙( 1 – 1/1,554)∙0,88 = 600,386 К;

t₄ = 327,386 ^oC;

Рененератордан соңғы ауа температурасы:

Т₅ = Т₂ + R∙( Т₄ – Т₂) = 477,36 + 0,7∙( 600,386 – 477.36) = 563,478 К;

ГТҚ-ға меншікті жылу шығысы ГТУ:

q_кс = С_р∙( Т₃ – Т₅)∙( 1/ η_кс) = 1∙(933 – 563,478)∙(1/0,99) = 373,254 кДж/кг;

ГТҚ-ның ішкі ПӘК-і: η_в = ℓ_п / q_кс = 104,34 / 373,254 = 0,280;

Ауаға берілген жылу мөлшері: Q_кс = q_кс∙D_в = В∙q ;

Бұнымен бірге отын шығысы: В = D_г – D_в ;

Осы теңдеулердің бірге өткізілетін шешімдері:

373,254∙D_в = (56.76 – D_в)∙29309;

(357.77 / 29309)∙D_в = 56.76 – D_в ;

1,012∙D_в = 56.76;

D_в = 56.76/ 1,012 = 56.08 кг/с;

Шартты отын шығысы:

В = D_г – D_в = 56.76 – 56.08 = 0,68 кг/с = 2448 кг/сағ;

Шартты отынның меншікті шығысы:

b = В / N_э = 2448 / 6000 = 0,408 кг/кВт∙сағ;

Қарапайым регенеративті газ турбиналы қондырғының (ГТҚ) сүлбесі және жылулық құбылысының Т-S диаграммасындағы көрінісі 1-ші және 2-і суреттерде көрсетілген.