W uk adzie jak na rysunku turbina gazowa zasilana jest gazem GZ-50 o sk adzie r 97
,
0
,
CH 4
kJ
r
03
,
0
z linii redniego ci nienia. Ciep o w ciwe gazu c
13
,
3
oraz wyk adnik
N
pg
2
kg
izentropy dla gazu k
14
,
1
. Ci nienie gazu podnoszone jest w spr arce SG osadzonej na g
wspólnym wale z turbozespo em gazowym. Sprawno wewn trzn tej spr aki okre lono na iSG=0,75 oraz sprawno
mechaniczn mSG=0,98. W turbozespole zainstalowana jest spr arka z
ch odzeniem mi dzystopniowym. Do turbiny zasysane jest powietrze o temperaturze 25 °C i ci nieniu 970 hPa w ilo ci 200 kg/s. Po pierwszym stopniu spr ania powietrze ma ci nienie 5 bar po czym sch adzane jest do temperatury 25 °C w izobarycznej ch odnicy mi dzystopniowej. Na wyj ciu ze spr arek przed komor spalania ci nienie wynosi 2,5 MPa. Warto ci sprawno ci poszczególnych cz ci wynosz odpowiednio iS1=0,73,
iS2=0,72. Powietrze spr
one spalane jest razem z gazem w izobarycznej komorze spalania. Temperatura gazu za komor wynosi 1300 °C ( p5 = p4). Nast pnie gaz rozpr any jest w turbinie do ci nienia 1,01 bar. Spaliny te trafiaj do kot a odzysknicowego gdzie wytwarzana jest para wodna o ci nieniu 40 bar i temperaturze o 100 stopni ni szej od temperatury spalin wlotowych do kot a. W kotle tym dodatkowo zastosowane jest dopalanie i podawana jest 2 kg/s gazu GZ-50. Para ta trafia nast pnie do turbiny parowej upustowo-kondensacyjnej. Stopie sucho ci pary na wylocie z turbiny wnosi x=0,85. Para po skropleniu w skraplaczu opuszcza skraplacz jako nieprzech odzone skropliny o temperaturze 33 °C.
Skropliny te podgrzewane s do temperatury 105 °C w odgazowywaczu termicznym zasilanym z upustu turbiny parowej. Para pobierana z turbiny jest to para na linii nasycenia przy ci nieniu 6 bar. Pomin
przyrost entalpii na pompie. Pomin entalpi fizyczn gazu w
bilansie komory spalania. Przyj wspó czynnik izentropy dla powietrza k
,
1 4 a dla spalin
p
kJ
kJ
k
38
,
1
. Ciep o w
ciwe dla powietrza c
,
1 004
a dla spalin c
07
,
1
.
sp
pp
kgK
psp
kgK
kJ
Warto opa owa paliwa wynosi W
39500
. Sprawno turbiny TG
89
.
0
.
o
3
nm
it
Obliczy :
1) produkcj energii elektrycznej, 2) sprawno elektrociep owni,
3) Wspó czynnik nadmiaru powietrza zak adaj c, e spalanie w komorze spalania turbiny gazowej jest ca kowite i zupe ne, 4) Poda tmin w kotle odzysknicowym sprawdzaj c jednocze nie czy taka ilo pary mo e by produkowana w kotle.
Temat teoretyczne:
Obiegi wsteczne
Teoretyczna temperatura za cz ci SP1 spr arki k p 1
k p
p
T
T
2
2 t
1
p 1
,
1 4 1
5
,
1 4
T
15
,
298
472 K
2 t
1
Ze sprawno ci mo na wyznaczy rzeczywist temperatur za cz ci SP1 spr arki T
T
2 t
1
is
T
T
2 r
1
T
T
2 t
1
T
T
536,6 K
2 r
1
is
Teoretyczna temperatura za cz ci SP2 spr arki k
1
p
k p
p
T
T
4
4 t
3
p 3
,
1 4 1
25
,
1 4
T
298,15
472 K
4 t
5
Rzeczywista temperatura za cz ci SP2 spr arki T
T
4 t
3
T
T
36
5
K
4 r
3
is
Masa paliwa jest równa
M
r
M
r
M
pal
CH
CH
N
N
4
4
2
2
kg paliwa
M
0 97
.
16
0 03
.
28
16 36
.
pal
kmol
Masa molowa metanu wynosi
kg CH
M
4
16
CH 4
kmol
Masa molowa azotu wynosi
kg N
M
2
28
N 2
kmol
Warto opa owa paliwa wyra ona w kJ/kg kJ
nm 3
39500
22 42
.
W V
3
kJ
o
m
nm
kmol
W
54131.42
o
M
kg paliwa
kg paliwa
pal
16.36
kmol
Z bilansu masy i energii dla komory spalania msp
m pal m pow
msp c T
m pal W
m pow c T
psp 5
o
pp 4 r
otrzymuje si
m
c
T
pp
4
pow
r
psp
5
m pal
4,78 kg/s
c T
W
p
5
o
Teoretyczna temperatura za turbin gazow TG
ks 1
ks
p
T
T
6
6 t
5
p 5
,
1 38 1
1
,
1 38
T
1573,15
691 K
6 t
25
Rzeczywista temperatura za turbin gazow TG
T
T
T
T
99
7
K
6 r
5
5
6 t
it
Temperatura pary za kot em odzysknicowym T
T
100
699 K
8
6 r
Entalpia pary za kot em odzysknicowym h
f p , t
3401 kJ/kg
8
8
8
Teoretyczna temperatura gazu za spr ark SG
k g 1
k g
p
T
T
15
15 t
14
p 14
,
1 4 1
5
,
2
,
1 4
T
273,15
337 K
15 t
,
1 2
Rzeczywista temperatura gazu za spr ark SG
T
T
15 t
14
T
T
53
3
K
15 r
14
is
Jednostkowa praca spr arki powietrza kJ
l
l
l
c
T
T
c
T
T
420,59
isp
isp 1
isp 2
pp
2 r
1
pp
4 r
3
kg
Jednostkowa praca spr arki gazu
kJ
l
c
T
T
54,6038
isg
pg
15 r
14
kg
Jednostkowa praca turbiny gazowej kJ
l
c
T
T
820,3458
itg
psp
5
6 r
kg
Moc spr arki powietrza
P
ip
456
84
kW
sp
msp
Moc spr arki gazu
mg l
P
ig
250.9 kW
sg
msg
Moc turbiny gazowej
P
msp l
320
167
kW
tg
itg
mtg
Moc elektryczna turbiny gazowej
P
P
P
P
kW
613
82
etg
tg
sp
sg
Entalpia w punkcie 9
i
f ( s ,
8 p )
9
2708
9 t
kJ
i
i
( i
i )
2767,478
9
8
9
8 t
i 8 9
kg
Temperatura w punkcie 9
Ci nienie w punkcie 10
p
f t
b
0,050288 ar
10
11
Temperatura w punkcie 10 jest równa temperaturze w punkcie 11.
Entalpia w punkcie 10
kJ
i
f t , x
2198,178
10
11
10
kg
Entalpia w punkcie 11
kJ
i
c t
138,27
11
w 11
kg
Ci nienie w punkcie 11 równa si ci nieniu w punkcie 10.
Ci nienie w punkcie 12
p
f t
b
1,208004 ar
12
12
Entalpia w punkcie 12
kJ
i
f t
440,1764
12
12
kg
Strumie ciep a dostarczony do kot a
msp c
t
t
md W
kW
206436,5
k
psp
6 r
7
o
Strumie pary
Q
m
k
p
kg/s
72,34643
i
i
8
12
Strumie ciep a przekazany w wymienniku Q
msp c
t
t
kW
1094,484
c
psp
7
13
Z bilansu masy i energii dla odgazowywacz 12
m
m 9
11
m
12
m i
11
m i
m 9 i
12
11
9
otrzymuje si
m 9
kg/s
8,307387
11
m
kg/s
64,03905
Moc elektryczna turbiny parowej
P
12
m
i
i
10
m
i
i
kW
74521.92
etp
8
9
9
10
Sumaryczna moc elektryczna
P
P
P
kW
135
157
e
etg
etp
Sprawno uk adu
P
Q
e
c
0,44445
u
m pal md Wo
Reakcja spalania metanu
CH
O
2
CO
H O
4
2
2
2
Masa molowa metanu wynosi
kg CH
M
4
16
CH 4
kmol
Do spalenia 16 kg CH4 potrzeba 64 kg O2. Teoretyczne zapotrzebowanie tlenu wynosi kg O 2
64
kg O
kmol
O
g
2
4
95
,
0
3,794621
t
CH
16
4
kg paliwa
kg paliwa
kmol
Udzia masowy g
CH 4
g
r
95
,
0
CH 4
CH 4
M pal
Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza wynosi kg O
3,794621
2
O
kg paliwa
kg powietrza
l
t
16,49835
t
23
.
0
kg O 2
kg paliwa
,
0 23 kg powietrza
Rzeczywiste zapotrzebowanie powietrza jest równe m pow
200 kg powietrza / s kg powietrza
l
43,70161
r
4,576 kg paliwa / s
kg paliwa
m pal
Wspó czynnik nadmiaru powietrza
l
43,70161
r
2,648847
l
16,49835
t
2 MPa
mpTG
KS
p=1,8 MPA
t =25 °C
3
t=1300 °C
5
PeTP
2
3
P
p=5 bar
4
eTG
=0,89
itg
=0,997
mtg
TUP
GP
SG
S1
S2
TG
GG
9
=0,75
=0,73
iS1
iSG
=0,72
S2
x=0,85
=0,965
=0,996
p=1,01 bar
mS1
mSG
=0,996
mS2
6
p (8 bar)
s
14
p =40 bar
1 970 hPa
8
8
x=1
200 kg/s
16
t =t -100
8
6
15 °C
p=1,2 MPa
11
t=0 °C
r
=97%
t=33 °C
CH4
nieprzch odzone
r =3%
N2
t=85 °C
gaz GZ-50
7
ODG
t=105 °C
12
t=80 °C
13