Расширение Пунгинской ПХГ подземного хранилища газа (стр. 2 из 8)
КПД турбомашины принимаем в соответствии с заданием:
, 
Из предварительного расчета:
Для воздуха:
Для газа:
Подвод тепла в КС при:
составит:
; 
Из уравнения баланса мощностей:
Удельная полезная работа:
Расход воздуха при 10 МВт составит
1.2 Моделирование компрессора
Осевой компрессор проектируемого ГПА при нормальных атмосферных условиях (Ро=0,1013Мпа; То=285К) должен обеспечивать следующие характеристики работы в расчетном режиме:
массовый расход воздуха;
степень повышения давления;
КПД компрессора.
Воздушный осевой компрессор должен работать в диапазоне применяемого приведенного расхода 0,8 … 1,09 от расчетного значения.
Для создания проточной части воздушного осевого компрессора в качестве модели используем проточную часть воздушного осевого компрессора газотурбинной установки ГТК-10-4, выпускаемой НЗЛ.
Моделирование осевого компрессора проектируемой установки можно провести двумя способами:
В качестве точки моделирования на характеристике осевого компрессора выбрать прежнюю расчетную точку, ввести коэффициент моделирования m и уменьшить частоту вращения ротора на этот коэффициент.
Расчетную точку на характеристике компрессора сместить по частоте вращения ротора; при этом размеры компрессора остаются прежними.
Наиболее оправданным является выбор первого варианта, так как он не приводит к снижению КПД, в то время как второй вариант ведет к снижению КПД на 1-1,5%.
Определим коэффициент моделирования
где:
G проект = 83,72 кг/с - расход воздуха через проектный компрессор;
G модель = 86,20 кг/с - расход воздуха через модельный компрессор;
ТВ проект = 288 К - температура воздуха на входе в проектный компрессор;
ТВ модель = 288 К - температура воздуха на входе в модельный компрессор;
Р1 проект = 101,3 кПа - давление воздуха на входе в проектный компрессор;
Р1 модель= 101,3 кПа - давление воздуха на входе в модельный компрессор;
Частоту вращения проектного воздушного осевого компрессора определим используя следующее соотношение:
2. Газодинамический расчет турбины
2.1 Предварительный расчет
Чтобы распределить теплоперепад между ступенями, необходимо определить степень понижения давления, расход газа, работу расширения газа в турбине, полезную работу и полезную мощность этой турбины. Часть данных известна из задания и теплового расчета. Результаты предварительного расчета сведены в табл.2.1
Давление газа перед турбиной
Данные предварительного расчета
| Наименование величины | Формула | Обозн | Разм. | Величина |
| Температура газа перед турбиной | задано | Т0* | К | 1063 |
| Давление газа перед турбиной | найдено | Р0* | МПа | 0,4236 |
| Полная мощность турбины | задано | N | МВт | 10 |
| Частота вращения ротора ТВД | задано | nТВД | об/мин | 5280 |
| Частота вращения ротора ТНД | задано | nТНД | об/мин | 4800 |
| Атмосферное давление | задано | Ра* | Па | 101300 |
| Расход газа через турбину | из расчета |  | кг/с | 82,83 |
| Степень расширения | из расчета | Т | - | 3,982 |
| Адиабатический теплоперепад в турбине |  | Hад* | кДж/кг | 358,1 |
| Полная температура газа за турбиной |  | ТZ* | K | 791,5 |
| Давление за выходным трактом | Р0*/Т | РТ* | МПа | 0,106 |
| Удельный объем газа за турбиной | RТZ* /РТ* | Т | м3/кг | 2,143 |
| Скорость перед диффузором | задано | СZ | м/с | 220 |
| Скорость в выходном патрубке | задано | СВЫХ | м/с | 50 |
| КПД выходного диффузорного патрубка | задано | Д | - | 0,5 |
| Потеря полного давления в диффузоре |  | РД | Па | 5355 |
| Полное давление за ступенью |  | РZ* | Па | 111737 |
| Давление за последней ступенью |  | РZ | МПа | 0,100 |
| Адиабатический теплоперепад в турбине по параметрам торможения |  | Hад1-z | кДж/кг | 370,5 |
Распределим теплоперепад по турбинам, исходя из теплового расчета ГТУ, из которого известен теплоперепад на ТНД.
НТНД = 125,75 кДж/кг;
HТВД = HТ - НТНД = 315,15-125,75=189,40 кДж/кг.
Кинематические параметры, принимаемые перед газодинамическим расчётом, сводим в табл.2.2
Таблица 2.2. Кинематические параметры
| Наименование | Обозначение | Разм. | ТВД | ТНД |
| Угол выхода потока из сопел | 1 | град. | 17,40 | 22,44 |
| Степень реактивности ступени |  | - | 0,350 | 0,485 |
| Скорость выхода потока из РК | С2а | м/с | 183,6 | 171,0 |
Для стационарных ГТУ КПД турбины возрастает при понижении выходной скорости. Величина этой скорости при заданном расходе и параметрах газа на выходе определяется торцевой площадью последней ступени, которая в свою очередь связана с прочностью рабочих лопаток.
Определим корневой диаметр ступени ТВД:
w = pn/30 = 542,4
w = p*5280/30 = 552,9 рад/с;
Определим корневой диаметр ступени ТНД:
w = pn/30;
w = p*4800/30 = 502,7 рад/с;
