Эксергетический метод открытой газотурбинной установки

   

          Е₃=82,3468 [(465,82 –10,02) –283 (7,7842 – 6,8160)] = 82,3468 ( 455,8 – 283 * 0,9682) = 82,3468 (453,8 – 274,0) = 82,3468 * 179,8 = 14805,95 кВт.                                                                     

    Учитывая, что вся эксергия, которая вводится  в систему, вводится туда с топливом, т.е.  эксергия топлива  Е_Т   составляет 100%,    отношение Е₁, Е₂ Е₃  к Е_Т  дает представление о потоках эксергии в процентном соотношении. 

    13. Анализ потерь эксергии в установке.

    Потери  эксергии в компрессоре, МВт. 

           Dе₀₁ = N_K - Е₁                                                                       (4.19) 
 

    Dе₀₁ = 15,7793 – 14,6281= 1,15122МВт.

    Dе₀₁ =1,15122 * 100  / 52,104 = 2,2%. 

    Потери  эксергии в камере сгорания, МВт 

    Dе₁₂ = (Е_Т+ Е₁)- Е₂                                                                     (4.20) 

    Dе₁₂ =(52,1040 + 14,6281) – 44,6187 = 66,7321 – 44,6187 = 22,1134МВт.

    Dе₁₂ =22,1134 * 100% / 52,104 = 42,5%.

    Потери  эксергии в турбине

    Dе₂₃= Е₂ - Е₃ – N- N_K - Dет                         (4.21) 

      где  N– полезная мощность, МВт

             N_K, - мощность компрессора, МВт                    

         Dет- гидравлические потери (1%), МВт 

    Dе₂₃= (44,6187 – 14,8060 – 12 – 15,7793)*100% /52,104 – 1% =3,9-1=2,9 % 

    Отношение величины  эксергии в МВт к эксергии топлива дает представление о значениях эксергии в элементах установки в процентном соотношении.

    

    

    Например, потери эксергии с уходящими газами в окружающую среду:

                                        

    Dе = Е₃/ Е_{Т ,}  %                        (4.20)       

    Dе_Е3 = 14805,95 / 52104,03 = 28,4 % 

    Аналогично  рассчитываются потери в  камере сгорания:

                               

    Dе = ( Е₁+ Е_Т - Е₂)/ Е_Т, %                        (4.21) 

    Dе = (14628,0691 + 52104,03 – 44618,716) / 52104,03 = 42,5% 
 
 
 

 

Строится  диаграмма потоков и потерь эксергии (диаграмма Грассмана – Шаргута). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 5. Диаграмма потоков и потерь эксергии в открытой газотурбинной установке. 

Заключение. 

    В ходе проведения эксергетического анализа  открытой газотурбинной установки  было получено, что эксергетический  КПД равен η_е= 23,03 %.

    Низкое  значение эксергетического КПД указывает на большие потери эксергии, которые показаны, в частности, на диаграмме потоков и потерь эксергии Грассмана – Шаргута.

    Эксергетические потоки отнесенны здесь к потоку эксергии, подведенному с топливом и принятому за 100%.

    Как можно видеть из диаграммы, здесь существует два основных источника потерь: камера сгорания, в которой 42,5% подведенной эксергии топлива превращается в анергию, и уходящие газы турбины, содержащие почти 28,4 % исходной эксергии топлива.

    Значительные  потери эксергии в камере сгорания возникают при горении с очень  большим избытком воздуха, обеспечивающующим  умеренную температуру продуктов  сгорания t₂ = 760 ⁰C, приемлимую для конструкционных материалов.

    Эти потери можно уменьшить только путем значительного повышения температуры горения.

    Уходящие  газы турбины имеют довольно высокую  температуру,

    t₃ =451 ⁰C.

    Если  эксергия уходящих газов турбины  в дальнейшем не используется, то ее следует рассматривать как потерю. Эта эксергия превращается в анергию при необратимом смешении уходящего газа турбины с воздухом окружающей среды.

    Существенное  улучшение процесса возможно путем  использования эксергии уходящих газов.[1,2]

 

    

    

Библиографический список 

     1. Кудинов В.А. Техническая термодинамика Учеб. Пособие для вузов/В.А. Кудинов, Э.М. Карташов. - 3-е изд., испр.- Высш. шк., 2003. – 261 с.

     2. Чечеткин А.В. Теплотехника: Учеб. Для химико- технологических специальностей вузов/Чечеткин А.В., Занемовец Н.А. - М: Высш. Шк. – 1986.       

  3. Бродянский В.М. Эксергетический метод и его приложения/ Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. – М.: Энергоатомиздат,1988.

    4. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972.

   5. Гребенкина  З.И. Практикум по технической термодинамике и теплотехнике. Учебное пособие к практическим занятиям/ З.И. Гребенкина- Киров: Изд.-во ВятГУ, 2004.

   6.Гребенкина  З.И.Техническая термодинамика и  теплотехника. Учебное пособие к  выполнению курсовой работы/ Гребенкина  З.И.- Киров: изд. ВятГУ, 2003.

         7.Бэр Г.Д. Техническая термодинамика: Теоретические основы и технические приложения- М.: Мир, 1977.