Разработка математической модели и компьютерной программы для определения эффективности судовых и энергетических комбинированных газопаротурбинных установок

• Автор: Лыонг Лук Куйнь
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 1: ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ОБОБЩЁННЫЕ СХЕМЫ КГПТУ

1.1. Обзор литературы

1.1.1. В области судовой энергетики

1.1.2. В области электроэнергетики

1.2. Обобщённые схемы КГПТУ

ГЛАВА 2: МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ

2.1. Математические модели

2.1.1. Общие уравнения

2.1.2. Расчёт энтальпии продуктов сгорании

2.1.3. Основные уравнения для теплофизических свойств воды и водяного пара
2.1.4. Дополнительные уравнения для теплофизических свойств воды и водяного пара
2.1.5. Теплообмен в котле - утилизаторе
2.2. Компьютерные программы
2.2.1. Блок схема программы
2.2.2. Алгоритм и структура программы
2.2.3. Ввод исходных данных
ГЛАВА 3: АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА КГПТУ
3.1. Условия сравнения
3.2. КГПТУ без промперегрева пара
3.3. КГПТУ с промперегревом пара
3.4. Трехконтурная КГПТУ с промперегревом пара
3.5. КГПТУ для судовых энергетических установок
3.5.1. Влияние начального давления пара и температуры воды на входе в экономайзер котла - утилизатора на КПД судовой КГПТУ
3.5.2. Судовые КГПТУ с открытой схемой ТУК
3.5.3. Судовые КГПТУ на базе ГТД различных поколений
3.6. Влияние сопротивления газового тракта КУ на КПД КГПТУ
3.7. Сравнение результатов
3.8. Статистика сравнения параметров реальных и расчетных КГПТУ
ГЛАВА 4: КГПТУ С ПАРОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ

4.1. Сравнение теплофизических свойств воздуха и водяного пара
4.2. Сравнение эффективности различных систем охлаждения газовых турбин

4.3. Результаты испытаний для сравнения эффективности парового и воздушного охлаждения лопаток газовых турбин
4.3.1. Лопатки с открытыми системами охлаждения
4.3.2. Лопатки с закрытыми системами охлаждения
4.4. Алгоритм определения параметров КГПТУ при охлаждении ГТД водяной паром
4.5. Расчетный пример
4.6. Сравнение эффективности охлаждения газовой турбины воздухом и паром в КГПТУ с промперегревом и без него
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
БЗК — быстрозапорный клапан;
ВВТО - водо-водяной теплообменник;
ВГК — водо-газовый калорифер;
ВО — воздухоохладитель;
ВПТ - водяной подогреватель топлива;
ВРШ — винт регулирующего шага;
ГПК — газовый подогреватель конденсата;
ГИТ — газопаровая турбина;
ГТГ - газотурбинный генератор;
ГТД — газотурбинный двигатель;
ГТУ — газотурбинная установка;
ГТЭУ — газотурбинная энергетическая установка;
Д — деаэратор;
К — конденсатор;
КВД — компрессор высокого давления;
КГПТУ - комбинированная газопаротурбинная установка; КН — конденсатный насос;
КНД - компрессор низкого давления;
КПД — коэффициент полезного действия;
КПС — конденсатор пара из сепаратора;
КПУ — конденсатор пара уплотнений;
КС — камера сгорания;
КУ — котел — утилизатор;
ПГ - природный газ;
ПГУ - парогазовая установка;
ПНВД — питательный насос высокого давления;
ПНД — подогреватель низкого давления;
ПННД — питательный насос низкого давления;
ПНСД - питательный насос среднего давления;
1111 — промежуточный перегрев;
ППВД — пароперегреватель высокого давления;
1111НД — пароперегреватель низкого давления;
1ІІ1Т — паровая пропульсивная турбина;
ПСЧ — паросиловая часть;
ПТ — паровая турбина;
ПЭН — питательный электронасос;
РК — регулирующий клапан;
PH — рециркуляционный насос;
ТВ — турбина винта;
ТВД — турбина высокого давления;
ТНД — турбина низкого давления;
ТКВД — турбокомпрессор высокого давления;
ТКНД — турбокомпрессор низкого давления;

и, =0,34805185628969.103; п2 =-0,11671859879975.10’; п3 = 0,10192970039326.10'2; пА = 0,57254459862746.103;
«5 =0,13918839778870.102.
Уравнения (2.54) и (2.55) действительны в интервале температур от 623,15 К при давлении 16,5292 МПа до 863,15 К при 100 МПа.
Основное уравнение для жидкости (область 1)
Таблица 2.2. Коэффициенты и показатели степени для уравнения(2.56)
/ 1, 7, и, / I, ■Л ”,
1 0 -2 0.14632971213167 18 2 3 - 0.44141845330846.10‘5
2 0 -1 -0.84548187169114 19 2 17 -0.72694996297594.10'15
3 0 0 -0.37563603672040.10'1 20 3 -4 - 0.31679644845054.10"4
4 0 1 0.33855169168385.10' 21 3 0 -0.28270797985312.10'5
5 0 2 -0.95791963387872 22 3 6 - 0.85205128120103.10‘9
6 0 3 0.15772038513228 23 4 -5 -0.22425281908000.10’5
7 0 4 -0.16616417199501.10'1 24 4 -2 -0.65171222895601.Ю“6
8 0 5 0.81214629983568.10"3 25 4 10 -0.14341729937924.10
9 1 -9 0.28319080123804.10'3 26 5 -8 -0.40516996860117.10
10 1 -7 -0.60706301565874.10'3 27 8 -11 -0.12734301741641.10-®
11 1 -1 - 0.18990068218419.10'1 28 8 -6 -0.17424871230634.10"9
12 1 0 - 0.32529748770505.10'1 29 21 -29 - 0.68762131295531.10"'®
13 1 1 -0.21841717175414.10-' 30 23 -31 0.14478307828521.10-'9
14 1 3 - 0.52838357969930.10-4 31 29 -38 0.26335781662795.10"22
15 2 -3 -0.47184321073267.10"3 32 30 -39 -0.11947622640071.10'22
16 2 0 -0.30001780793026.10'3 33 31 -40 0.18228094581404.10'23
17 2 1 0.47661393906987.10-4 34 32 -41 - 0.93537087292458
В этой области основным является уравнение для удельной энергии Гиббса
= у(ж, г) = I; и, (7,1 - Я-)7' (г -1,222)^ -3,71875, (2.56)
Л1 ,
где л = Р/Р*; т = Т'/Т; Р' = 1653МПа; Т' = 13867Г. Значения коэффициентов и показателей степени для этого уравнения приведены в табл. 2.2. Коэффициенты п3 и п4 в уравнении (2.56) подбирались таким образом, чтобы удов-