Анализ влияния показателей газотурбинных установок на базе конвертированных авиационных двигателей на эффективность их работы в автономном режиме и в составе электростанций

• Автор: Коробицин, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ФОРМИРОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГТУ

В СОСТАВ ГТЭС

1.1 АНАЛИЗ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ ГТУ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГТУ

1.2 ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ И ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГТУ

ВЫВОДЫ

2. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА НА ТЕПЛОВУЮ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ГТУ

2.1 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ГТУ

2.2 ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА НА КПД ГТУ
2.2 ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА НА КОЭФФИЦИЕНТ
ПОЛЕЗНОЙ РАБОТЫ
ВЫВОДЫ
3. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТУ
В СОСТАВЕ ГТЭС
3.1 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТУ И ГТЭС
3.2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТУ
В СОСТАВЕ ГТЭС
ВЫВОДЫ
4. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ГТУ В СОСТАВЕ ГТЭС
4.1 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТУ И ГТЭС
4.2 ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТУ НА ТЕХНИКО-ЭКОМИЧЕС-
КИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ГТЭС
4.3 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГТЭС

ВЫВОДЫ
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГТУ В СОСТАВЕ УТИЛИЗАЦИОННЫХ БИНАРНЫХ ПГУ
5.1 РАЗБОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СХЕМ БИНАРНЫХ ПГУ
5.2 АНАЛИЗ ИДЕАЛЬНОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА ПГУ
5.3 ОЦЕНКА ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПГУ
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одним из масштабных направлений энергоресурсоэффективных и энергосберегающих мероприятий в российской энергетике в настоящее время можно считать все большее внедрение газотурбинных электрических станций (ГТЭС) на базе газотурбинных установок (ГТУ).
Внедрение технологии по созданию и использованию ГТУ- это один из факторов реального повышения экономичности и эффективности энергетических объектов, и совершенствования структуры топливно-энергетического хозяйства производства электрической энергии и теплоты.
ГТУ в составе ГТЭС заняли прочное положение в энергетике зарубежных стран и довольно широко начали применяться в России.
В нашей стране работы в области газовых турбин и сооружение первых экспериментальных установок были начаты еще в предвоенные годы В.М. Маковским в Харькове, Г.И. Зотиковым в Ленинграде и В.В.Уваровым в Москве [126]. В послевоенные годы начались работы по созданию газовых турбин на Невском заводе им. В.И. Ленина (НЗЛ). Затем газовые турбины стали изготавливать и на других турбинных заводах страны. Низкая тепловая экономичность первых ГТУ привлекла внимание разработчиков к большим возможностям ее повышения за счет регенерации теплоты выхлопных газов. Создание регенеративных ГТУ на много лет стало основным путем их развития. После шестидесятых годов был создан ряд новых ГТУ, где начальные температуры возросли в среднем на 100 °С, а КПД турбин и компрессоров - примерно на 2%. Это стало основанием перехода к простым схемам ГТУ, т.к. усложненные схемы имели очень большую массу дополнительного оборудования.
При этом большое влияние на дальнейшее развитие ГТУ оказали работы по созданию авиационных газотурбинных двигателей, развернутые во время войны и послевоенные годы. Широкий размах этих работ и практическая проверка разных направлений позволили быстро выработать рациональные принципы конструирования, решить вопросы технологии и обеспечить широкое

где СрВ - удельная теплоемкость идеального газа, т.е. воздуха.
Из выражения (2.1) следует, что срв (Тк - Т„)-работа адиабатического сжатия воздуха в компрессоре £кад, а срв (Тг— Тц) - работа адиабатического расширения газа в турбинах газогенератора и свободной турбине £тад, т.е. работу цикла можно записать как
L>1 Lt ад LK ад
Величины степени повышения давления воздуха в цикле, т.е. компрессора 7ТК = Рк / Ри и степени повышения температуры газа в камере сгорания
0 = Тг / Тн являются основными и независимыми параметрами рабочего
процесса и характеризуют термодинамический цикл.
Учитывая, что процессы адиабатического сжатия и расширения происходят между одинаковыми уровнями давлений (Рк = Рг = const и Рн = Рц = const), получаем
Т,./Тц = Тк/Тн = (Рк/Рн)№-1)и = кк(кА)1к (2.2)
и окончательное выражение (2.1) для работы идеального цикла запишется L, = срв Тн [6 (1 - 1/л к <*-’>'*)-(*к(/<‘1)//:- 1)], (2-3)
где А: - показатель адиабаты для воздуха.
Анализ L,=f(nK) показывает, что L, имеет максимальное значение, поэтому оптимальная величина степени повышения давления в цикле лопь может быть найдена из выражения (2.3) как
дЩд (71к(*-1)/ь) = 0; 0 = (пК{кА),к)2.
Отсюда оптимальная величина степени повышения давления в идеальном цикле
7tonL=0i/2(A-1). (2.4)
Из (2.4) следует, что с ростом температуры газа Тг оптимальная величина Лопь возрастает. Подставляя лопЬ в (2.3) получим максимальную работу цикла
Ашах = срвТи(л/Г-1)2, (2.5)