Математическая модель газо-турбинной установки
Национальный
исследовательский университет
Московский
энергетический институт
(Технический
университет)
Кафедра
промышленных теплоэнергетических систем
Лабораторная
работа
Математическая
модель газо-турбинной установки
Студент:
Зевин А.С.
Группа:
ФП-05-09
Преподаватель:
Курзанов С.Ю.
Москва 2013
Цель работы - построить математическую модель
газо-турбинной установки.
Ниже представлена тепловая схема газотурбинной
установки
Рис. 1: Тепловая схема ГТУ
Принцип работы ГТУ: Из компрессора подаётся
воздух необходимых параметров в камеру сгорания, для интенсификации процесса
горения топлива. В камере сгорания сжигается CH4.
Дымовой газ после камеры сгорания поступает на газовую турбину, которую
приводит в движение, вырабатывая электроэнергию. Отходящие газы после турбины
высоких температур можно использовать - для этого после газовой турбины
ставится котёл утилизатор, который при теплообмене питательной воды и отходящих
газов из турбины вырабатывает пар производственных параметров. Дымовые газы
после котла - утилизатора сбрасываются в атмосферу. Подогретый пар и вода
поступают к потребителю теплоты, который при недостатке компенсируется паром, который
подогревается в дополнительном котле при подогреве питательной воды.
Исходные данные: M6=3;
M7=1;
P2=1-4;
β=0; NOx
ДК=400;
Цт=200; УNOx=5000;
УCO2=12.
Математическая модель ГТУ в Mathcad
14 представлена далее: (для P2=1).
В результате расчётов в Mathcad
14 мы получили следующие данные:
Таблица
1
Результаты расчета в Mathcad
|
ВП
= P2
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
Fэн
|
21,516
|
20,803
|
20,532
|
20,504
|
|
FNOx
|
3,148
|
3,791
|
4,269
|
4,71
|
|
FCO2
|
3,55
|
3,432
|
3,388
|
3,383
|
|
F∑
|
28,214
|
28,026
|
28,188
|
28,597
|
|
C3
|
1,16
|
1,173
|
1,181
|
1,188
|
|
t3
|
1175
|
1370
|
1399
|
1467
|
Далее указаны графики зависимости целевых
функций оптимизации от варьируемого параметра P2.
Рис. 2: Зависимость Fэн от
варьируемого параметра P2
Рис. 3: Зависимость FNOx от
варьируемого параметра P2.
Рис. 4: Зависимость FСO2 от
варьируемого параметра P2
Рис. 4: Зависимость F∑ от
варьируемого параметра P2
Вывод по 1-ой части работы: Таким
образом, проведя расчёты и получив данные для построения графиков, очевидно,
что оптимальное значение целевой функции оптимизации будет находиться в точке
минимума графика функции F∑, при P2=2 Мпа, и
будет равно 28,026.
Далее в качестве второго
варьируемого параметра возьмём значение β=0…1. газотурбинный
тепловой модель оптимизация
β-доля тепловой нагрузки
потребителя, покрываемой дополнительным котлом.
В результате расчётов в Mathcad 14 мы
получили следующие данные:
Таблица
2
Результаты расчета в Mathcad
2
|
3
|
4
|
|
ВП
= P2
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
ВП =
β
|
0
|
0,33
|
0,66
|
1
|
|
Fэн
|
21,516
|
17,336
|
14,372
|
13,669
|
|
FNOx
|
3,148
|
3,444
|
3,653
|
4,027
|
|
FCO2
|
3,55
|
2,86
|
2,371
|
2,255
|
|
F∑
|
28,214
|
23,64
|
20,396
|
19,951
|
|
C3
|
1,16
|
1,173
|
1,181
|
1,188
|
|
t3
|
1175
|
1370
|
1399
|
1467
|
|
|
|
|
|
|
Далее указаны графики зависимости целевых
функций оптимизации от варьируемых параметров P2
и
β.
Для удобства:
Таблица
3
Обозначение переменных
|
ВП
|
P2
|
β
|
|
1
|
1
|
0
|
|
2
|
2
|
0,33
|
|
3
|
3
|
0,66
|
|
4
|
4
|
1
|
Рис. 6: Зависимость Fэн от
варьируемого параметра ВП
Рис. 7: Зависимость FNOx от
варьируемого параметра ВП
Рис. 8: Зависимость FNOx от
варьируемого параметра ВП
Рис. 9: Зависимость F∑ от
варьируемого параметра ВП