Расчет процесса горения в камерах сгорания газотурбинных установок

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образование учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Самостоятельное структурное подразделение

«ИНСТИТУТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ»

Программа профессиональной переподготовки «Проектирование и эксплуатация оборудования газонефтепроводов и газонефтехранилищ»

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА По дисциплине «Газотурбинные установки»

Выполнил слушатель гр. ПЭО (ДОТ)-13−01

О.А. Филиппова Проверил преподаватель А. И. Гольянов Уфа 2013

1. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В КАМЕРАХ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

Цель работы

Изучить методику расчета процесса горения в камерах сгорания газотурбинных установок.

Задание

1. Определить горючую массу углеводородных топлив.

2. Определить теплоту сгорания углеводородных топлив.

3. Вычислить теоретическое и фактическое количество воздуха, необходимого для горения.

4. Определить состав, количество и массу продуктов сгорания.

5. Определить энтальпию продуктов сгорания для нефти и газа.

РАСЧЕТ

Исходные данные:

Вариант 14

Нефть — утяйбашское:

Газ — месторождение Ачаг (верхняя юра)

1 Определим горючую массу нефти и газа а) нефть:

%

;

%;

%;

%.

Производится проверка результатов вычислений горючей массы нефти

%.

б) газ:

;

;

;

;

.

Производится проверка результатов вычислений горючей массы газа:

%

2 Определение теплоты сгорания углеводородных топлив Определение теплоты сгорания нефти:

? для рабочей массы (с механическими примесями и влагой)

кДж/кг;

кДж/кг

? для горючей массы (без механических примесей и влаги)

кДж/кг,

кДж/кг Определение теплоты сгорания газа:

? для рабочей массы (с механическими примесями и влагой)

кДж/м³;

кДж/м³

? для горючей массы (без механических примесей и влаги)

кДж/м³,

Выразим и в кДж/кг:

; ,

где с^р и с^г — плотность рабочей и горючей массы соответственно, кг/м³.

? плотность рабочей массы топлива, кг/м³;

_;

? плотность горючей массы топлива, кг/м³;

где м^р и м^г — молекулярная масса из расчета на рабочую и горючую массу, кг/кмоль;

22,41 — объем одного киломоля любого газа при 0 °C и атмосферном давлении, м³/кмоль;

? молекулярная масса из расчета на рабочую массу, кг/кмоль:

? молекулярная масса из расчета на горючую массу, кг/кмоль:

.

;

В расчетах, компоненты смеси С_mН_n подставляются в объемных долях.

Определим, на сколько больше по сравнению с :

? для нефти ;

? для газа .

3. Теоретическое и фактическое количество воздуха Теоретическое количество воздуха:

а) нефть:

;

б) газ:

Фактическое количество воздуха:

а) нефть:

;

б) газ:

.

По факту количество воздуха, необходимое для горения газа, всегда больше количества воздуха для горения нефти.

4. Определение состава, количества и массы продуктов сгорания Массовое количество продуктов сгорания:

а) нефть: ;

б) газ: .

4.2. Объемное количество продуктов сгорания:

а) нефть:

;

;

;

;

;

б) газ:

;

;

;

.

5.Определение энтальпии продуктов сгорания для нефти и газа

5.1. Упрощенный расчет а) нефть: ;

б) газ: .

5.2. Расчет энтальпии продуктов сгорания с учетом всех компонентов а) нефть:

б) газ:

Выводы:

1. Проделав расчеты и сделав анализ, можно заключить, что с точки зрения теплотворной способности выгоднее использовать газ в качестве топлива.

2. В работе были проведены расчеты энтальпии по двум формулам. По второй формуле расчеты точнее, т.к. в ней учитываются параметры каждого компонента смеси. По первой формуле мы получаем лишь усредненное значение.

Погрешность составляет:

? для нефти: ;

? для газа: .

2. РАСЧЕТ ИДЕАЛИЗИРОВАННОГО ЦИКЛА ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ С ПОДВОДОМ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ РАБОЧЕГО ТЕЛА

углеводородный топливо горение нефть

Цель работы

Изучить идеализированный цикл ГТУ и методику расчета термодинамических параметров в характерных точках цикла (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема одновальной ГТУ простого цикла с обозначением характерных точек:

Исходные данные:

Вариант 14

Давление перед компрессором? Р₁=10⁵ Па;

Давление после компрессора? Р₂=5,14•10⁵ Па;

Температура воздуха на входе в компрессор? t₁=0 ?С;

Температура газов перед турбиной? t₃=654 ?С;

Показатель адиабаты воздуха? к=1,4;

Теплоемкость при Р=const? с_р=1,02 .

Решение:

1. Определение теплоемкости при V=const:

.

2. Определение газовой постоянной:

.

Определение удельного объема (при условии, что для идеального газового цикла, Р₁=Р₄, Р₂=Р₃):

;

;

;

.

3. Определение температуры:

Т₁=0+273=273 K;

Т₃=654+273=927 K;

K;

K.

5. Определение изменения энтропии:

;

;

;

.

4. Построение индикаторных диаграмм идеализированных циклов:

Рис. 2. Индикаторная диаграмма идеализированного цикла ГТУ в Р? координатах Рис. 3 Индикаторная диаграмма идеализированного цикла ГТУ в Т? координатах

7. Определение изменения внутренней энергии:

;

;

;

.

8. Определение изменения энтальпии:

;

;

;

.

9. Определение работы:

;

;

;

.

10. Определение изменения теплоты:

;

;

;

.

11. Определение работы в цикле:

12. Определение теплоты в цикле:

.

13. Определение КПД цикла:

.

Вывод:

В результате выполненных расчетов получили, что КПД газотурбинной установки составляет 40,3% в расчете на идеальный газ. При расчете на реальный газ КПД будет меньше.