Расчет действительных объемных расходов воздуха компрессора

1. Суммарный массовый расход воздуха компрессора, кг/с:

G_К^Д = G_Т – В_Т. (5.5)

2. Суммарный объемный расход воздуха компрессора, м³/с:

V_К^Д = G_К^Д / ρ_НВ, (5.6)

где ρ_НВ = (p_НВ ∙ 10²) / (R_В ∙ T_НВ) – плотность воздуха (см. расчет компрессора), кг/м³.

3. Действительный объём воздуха V₀ ^Д, необходимый для сгорания V_ПГ (м³/с) при a = 1, м³/с:

V₀ ^Д = (1 – β) ∙ V_К^Д / a_КС. (5.7)

4. Действительный избыток воздуха в КС, м³/с:

∆V_B^Д = (a_КС – 1)∙ V₀ ^Д. (5.8)

5. Действительные объемные расходы воздуха, отбираемого из проточной части компрессора на охлаждение газовой турбины, м³/с:

V_{ВО 5}^Д = 0,003 ∙ V_К^Д;

V_ВО7 ^Д = 0,19 ∙ V_К^Д;

V_ВО10^Д = 0,039 ∙ V_К^Д; (5.9)

V_ВО15^Д = 0,029 ∙ V_К^Д;

V_ВВТО^Д = 0,04 ∙ V_К^Д.

Примечание. Суммарная объемная подача воздуха компрессором, м³/с:

V_К^Д = a_КС ∙ V₀ ^Д / (1 – β) =

= V₀ ^Д + ∆V_B^Д + V_{ВО 5}^Д + V_ВО7 ^Д + V_ВО10^Д + V_ВО15^Д + V_ВВТО^Д.

Здесь:

V₀ ^Д – действительный объём воздуха, необходимый для сгорания V_ПГ при a = 1, м³/с;

∆V_B^Д – действительный избыток воздуха в продукте сгорания топлива, м³/с;

V_{ВО 5}^Д – действительный расход воздуха компрессора, отбираемого после 5-ой ступени компрессора на компенсацию осевых усилий и охлаждение диска 4-ой ступени воздухом, подаваемый в разгрузочную полость из-за 5-ой ступени компрессора, м³/с;

V_ВО7 ^Д – действительный расход воздуха компрессора, отбираемого после 7-ой ступени компрессора на охлаждение рабочих лопаток третьей и четвертой ступеней, м³/с;

V_ВО10^Д – действительный расход воздуха компрессора, отбираемого после 10-ой ступени компрессора на охлаждение сопловых лопаток ступени и рабочих лопаток второй ступени, м³/с;

V_ВО15^Д – действительный расход воздуха компрессора, отбираемого после последней ступени компрессора на охлаждение сопловых лопаток первой ступени и рабочих лопаток второй ступени, м³/с;

V_ВВТО^Д – действительный расход воздуха компрессора, отбираемого после последней ступени компрессора через ВВТО на охлаждение рабочих лопаток первой ступени и сопловых лопаток второй ступени ГТ, м³/с.

 

Расчет действительных массовых расходов воздуха компрессора

1. Массовые расходы воздуха, отбираемого из проточной части компрессора на охлаждение ГТ, кг/с:

G_{ВО 5}^Д = V_{ВО 5}^Д ∙ ρ _{2 (5)};

G_ВО7 ^Д = V_ВО7 ^Д ∙ ρ _{2 (7)};

G_ВО10^Д = V_ВО10^Д ∙ ρ _{2 (10)}; (5.10)

G_ВО15^Д = V_ВО15^Д ∙ ρ _{2 (15)};

G_ВВТО^Д = V_ВВТО^Д ∙ ρ _{2 ВВТО}.

2. Действительный массовый расход воздуха в КС, кг/с:

G_{В КС} = G_К^Д – (G_{ВО 5}^Д + G_ВО7 ^Д + G_ВО10^Д + G_ВО15^Д + G_ВВТО^Д). (5.11)

Расчет внутренней мощности компрессора

6. Теоретическая мощность, затраченная на воздух, поступающий в камеру сгорания, кВт:

N _{О В КС} = G_{В КС} ∙ ℓ_{к t}. (5.12)

Здесь ℓ_{к t} – удельная теоретическая работа, затраченная компрессором, кДж/кг;

7. Теоретическая мощность, затраченная на потоки воздуха охлаждения ГТД, кВт:

N _О^К ₍₅₎ = G_{ВО 5}^Д ∙ ℓ_{к t (5)};

N _О^К ₍₇₎ = G_ВО7 ^Д ∙ ℓ_{к t (7)};

N _О^К ₍₁₀₎ = G_ВО10^Д ∙ ℓ_{к t (10)}; (5.13)

N _О^К ₍₁₅₎ = G_ВО15^Д ∙ ℓ_{к t 15};

N _О^К _ВВТО = G_ВВТО^Д ∙ ℓ_{к t ВВТО}.

Здесь:

ℓ_{к t (5)} – работа сжатия воздуха в обратимом процессе в 1¸5-ой ступенях компрессора;

ℓ_{к t (7)} – работа сжатия воздуха в обратимом процессе в 1¸7-ой ступенях компрессора;

ℓ_{к t (10)} – работа сжатия воздуха в обратимом процессе в 1¸10-ой ступенях компрессора;

ℓ_{к t ВВТО} = ℓ_{к t 15} – работа сжатия воздуха компрессора в обратимом процессе (в 1¸15-ой ступенях).

 

8. Суммарная мощность воздуха охлаждения, кВт

∑(N _{О В ОХЛ})_I = N _О^К ₍₅₎ + N _О^К ₍₇₎ + N _О^К ₍₁₀₎ + N _О^К ₍₁₅₎ + N _О^К _ВВТО. (5.14)

9. Внутренняя мощность компрессора, кВт:

N_I ^К = (N _{О В КС} + ∑(N _{О В ОХЛ})_I) / η_OI ^К. (5.15)

Расчет мощности газовой турбины

1. Электрическая мощность газовой турбины, кВт:

N_Э ^ГТ = N_Э ^ГТУ + N_I ^К. (5.16)

В свою очередь уравнение электрической мощности ГТ может быть записано следующим образом, кВт:

N_Э ^ГТ = [G_Г ∙ ℓ_{т t} + ∑(G_В ∙ ℓ_В)_I] ∙ η_OI ^ГТ ∙ η _М ^ГТ ∙ η _Г ^ГТ =

= [N_{O КС} + ∑(N _{О В ОХЛ})_I] ∙ η_OI ^ГТ ∙ η _М ^ГТ ∙ η _Г ^ГТ. (5.17)

Слагаемые теоретической мощности, вырабатываемой потоками воздуха охлаждения в ГТ:

N _О^ГТ ₍₅₎ = ℓ_{t (5)}^ГТ ∙ G_{ВО 5}^Д = (h_{2 (5)} – h_{4 t}) ∙ G_{ВО 5}^Д;

N _О^ГТ ₍₇₎ = ℓ_{t (7)}^ГТ ∙ G_ВО7 ^Д = (h_{2 (7)} – h_{4 t}) ∙ G_ВО7 ^Д;

N _О^ГТ ₍₁₀₎ = ℓ_{t (10)}^ГТ ∙ G_ВО10^Д = (h_{2 (10)} – h_{4 t}) ∙ G_ВО10^Д; (5.18)

N _О^ГТ₍₁₅₎ = ℓ_{t (15)}^ГТ ∙ G_ВО15^Д = (h_{2 (15)} – h_{4 t}) ∙ G_ВО15^Д;

N _О^ГТ _ВВТО = ℓ_{t ВВТО}^ГТ ∙ G_ВВТО^Д = (h_{2 ВВТО} – h_{4 t}) ∙ G_ВВТО^Д.

2. Суммарная теоретическая мощность, вырабатываемая потоками воздуха охлаждения в ГТ, кВт:

∑(N _{О В ОХЛ})_I = N _О^ГТ ₍₅₎ + N _О^ГТ ₍₇₎ + N _О^ГТ ₍₁₀₎ + N _О^ГТ₍₁₅₎ + N _О^ГТ _ВВТО. (5.19)

3. Теоретическая мощность, развиваемая газами камеры сгорания, кВт:

N_{O КС} = N_Э ^ГТ / (η_OI ^ГТ ∙ η _М ^ГТ ∙ η _Г ^ГТ) – ∑(N _{О В ОХЛ})_I. (5.20)

4. Теоретическая мощность газовой турбины, кВт:

N_O ^ГТ = [N_{O КС} + ∑(N _{О В ОХЛ})_I]. (5.21)

5. Внутренняя мощность газовой турбины, кВт:

N_i ^ГТ = N_O ^ГТ ∙ η_OI ^ГТ. (5.22)