Расчёт и анализ газового цикла ГТУ с регенерацией теплоты

Сводная таблица ТД-функций

Таблица 2

1.9. Построение рабочей  и тепловой диаграмм  цикла.

Для изображения  политропных процессов расширения и сжатия в  координатах вычислим параметры промежуточных точках в этих процессах.

Процесс а-с

Возьмем , ,

Процесс z-b

Возьмем промежуточные точки

, ,

Для изображения  изобарных процессов c-z и b-a в T-s координатах примем промежуточные значения температур этих процессов и вычислим изменение энтропии для промежуточных процессов с-3 и b-4:

Процесс c-z

Возьмем , ,

Процесс b-a

Возьмем промежуточные  точки

, ,

1.12. Заключение

     Эффективность работы двигателя определяется КПД  и чем он выше, тем более эффективна эта работа.

     Анализируя  формулу, получаем, что КПД увеличился при увеличении подводимой теплоты q₁ и уменьшении отводимой q₂. Увеличение q₁ производится за счет увеличения давления и температуры. Давление и температура изменяются путем изменения степени сжатия, степени повышения давления, степени предварительного расширения и показателя адиабаты.

      Чем больше степень повышения давления в компрессоре, тем больше КПД  будет выдавать газотурбинная установка. Степень повышения давления соответствует  сжатию воздуха в компрессоре.

      Для увеличения степени повышения давления увеличивать выходящее из камеры сгорания ГТУ давления и уменьшать давление в компрессоре.

  Примеры увеличения КПД:

: ;

; ; ;  
 
 
 
 
 

2. Расчет теплопередач

2.1. Расчет теплопередачи через плоскую многослойную стенку

2.1.1. Исходные данные

, , , , , ,

,  

Найти:

2.1.2. Определение коэффициента  теплопередачи

2.1.3. Определение плотности  теплового потока

2.1.4. Определение температур  поверхностей

Для определения  температуры стенок и составим уравнения для плотности теплового потока. Так как тепловой поток один и тот же во всех трех процессах, то получим следующие выражения:

а) плотность  теплового потока от горячего газа к стенке по формуле

Ньютона –  Рихмана:

б) плотность  теплового потока, обусловленная  теплопроводностью через твердую  стенку:

в) плотность  теплового потока от второй поверхности  стенки к воздуху:

Из этих уравнений  найдем соответствующие разности температур:

Отсюда необходимые  значения температур равны:

Температура стенки со стороны газа:

Температура стенки со стороны воды:

2.1.5. Определение коэффициента  теплопередачи через  стенку и слой  накипи

2.1.6. Определение плотности  теплового потока (с  накипью)

2.1.7. Определение значения  температур (с накипью)

Температура стенки со стороны газа:

Температура на границе стенки и накипи:

Температура накипи со стороны воды:

2.1.8. Определение термического сопротивления (с накипью)

От газа к  поверхности стенки:

Сопротивление стенки:

Сопротивление накипи:

От накипи к жидкости:

Таблица 3

2.1.9. Заключение

  При отложении  накипи на наружной теплопередающей  поверхности, например радиаторов смазочных  систем или охлажденных двигателей и других теплообменных аппаратов, получается дополнительный слой с низким коэффициентом теплопроводности. Это является причиной снижения теплообмена и возможности перегрева двигателя. Таким образом, при увеличении числа слоев стенки, возрастает полное термическое сопротивление стенки и уменьшается тепловой поток.

  При этом увеличивается температура в  цилиндрах  двигателя и происходит сгорание горюче – смазочного материала(масла), что приводит к отложению нагара на стенках цилиндра. Поэтому происходит сильный нагрев и расширение деталей поршневой группы, что может привести к заклиниванию двигателя. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2. Расчет теплопередачи  через цилиндрическую  многослойную стенку

2.2.1. Исходные данные

, , , , ,

, , , ,

2.2.2. Определение линейного коэффициента теплопередачи

2.2.3. Определение линейной  плотности теплового  потока

2.2.4. Определение полного  термического сопротивления

2.2.5. Определение температур  поверхностей

Температуры поверхностей определим из уравнения  плотности теплового потока:

Температура от пара к внутренней поверхности  паропровода:

Температура соприкосновения внешней поверхности  паропровода с первой изоляцией:

Температура соприкосновения изоляций:

Температура поверхности второго изолятора:

2.2.6. Определение термического  сопротивления

От газа к  поверхности трубы:

Сопротивление стенки:

Сопротивление первого изолятора:

Сопротивление второго изолятора:

От второго  изолятора к окружающей среде:

Таблица 4