Выбор оптимальной теплоты сгорания для газотурбинных электростанций | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 6 июня.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №11 (301) март 2020 г.

Дата публикации: 15.03.2020

Статья просмотрена: 5 раз

Библиографическое описание:

Самаджонов, М. А. Выбор оптимальной теплоты сгорания для газотурбинных электростанций / М. А. Самаджонов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 11 (301). — С. 68-71. — URL: https://moluch.ru/archive/301/68140/ (дата обращения: 27.05.2020).



Теплотворность является одним из самых важных параметров, характеризующих любой вид топлива. В данной статье автор пытается определить оптимальную теплоту сгорания топлива для использования на газотурбинных электростанциях.

Ключевые слова: теплотворность, газотурбинная электростанция (ГТЕС).

Газотурбинная электростанция— современная высокотехнологичная установка, генерирующая электричество и тепловую энергию [1].

В таблицах 1 и 2 представлены данные о составе попутного нефтяного газа на Вынгапуровском месторождении при определённых значениях температуры и давления.

Таблица 1

Компоненты

Вынгапуровское

Р=0,8 МПа Т=20⁰С

Р=0,8МПа Т=25⁰С

Р=0,8 МПа Т=30 ⁰С

Р=0,8 МПа Т=35⁰С

Р=0,8 МПа Т=40⁰С

N2

0,04

0,0085

0,0083

0,0081

0,0078

0,0076

СО2

0,34

0,0010

0,0010

0,0009

0,0009

0,0009

CH4

27,75

0,6761

0,6594

0,6424

0,6249

0,6070

C2H6

6,8

0,1302

0,1301

0,1296

0,1287

0,1274

C3H8

11,82

0,1200

0,1282

0,1360

0,1434

0,1502

и — C4H10

3,14

0,0192

0,0212

0,0232

0,0252

0,0273

н — C4H10

5,71

0,0266

0,0297

0,0330

0,0366

0,0403

и — C5H12

2,27

0,0033

0,0039

0,0045

0,0053

0,0061

н — C5H12

2,57

0,0028

0,0033

0,0039

0,0046

0,0054

С6+

39,56

0,0127

0,0155

0,0189

0,0231

0,0283

Молекулярная масса

91

24,53

25,22

25,96

26,76

27,63

Плотность

817,4

N'= 38,943

N'= 40,11

N'=41,36

N'=42,689

N'=44,12

Метановое число

-

49,20

47,90

46,6

45,1

43,6

Газовый фактор

200

0,0647

0,0736

0,0836

0,0948

0,1075

Таблица 2

Компоненты

Вынгапуровское

Р=0,7 МПа Т=20⁰С

Р=0,7 МПа Т=25⁰С

Р=0,7МПа Т=30⁰С

Р=0,7МПа Т=35⁰С

Р=0,7МПа Т=40⁰С

N2

0,04

0,0082

0,0080

0,0078

0,0076

0,0073

СО2

0,34

0,0009

0,0009

0,0009

0,0009

0,0009

CH4

27,75

0,6571

0,6403

0,6232

0,6057

0,5879

C2H6

6,8

0,1313

0,1307

0,1297

0,1284

0,1267

C3H8

11,82

0,1295

0,1373

0,1446

0,1513

0,1572

и — C4H10

3,14

0,0214

0,0234

0,0255

0,0276

0,0297

н — C4H10

5,71

0,0300

0,0333

0,0369

0,0406

0,0444

и — C5H12

2,27

0,0038

0,0045

0,0052

0,0061

0,0070

н — C5H12

2,57

0,0032

0,0038

0,0045

0,0053

0,0063

С6+

39,56

0,0149

0,0181

0,0222

0,0271

0,0331

Молекулярная масса

91

25,24

25,97

26,76

27,61

28,52

Плотность

817,4

N'=40,44

N'= 41,658

N'= 42,959

N'= 44,35

N'= 45,841

Метановое число

-

47,9

46,2

45,1

43,6

42,1

Газовый фактор

200

0,0734

0,0832

0,0943

0,1067

0,1205

Теплотворность — это способность давать тепло. Она делится на 2 вида: высшая и низшая.

Высшая теплотворная способность — количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива, охлаждении продуктов сгорания до температуры топлива и конденсации водяного пара, образовавшегося при окислении водорода, входящего в состав топлива.

Низшая теплотворная способность — количество теплоты, выделяемой при полном сгорании топлива без конденсации водяного пара [2]. Для расчёта теплотворности, были использованы формулы (1) и (2).

Для расчёта низшей теплоты сгорания сухого газа используют формулу

QнC=4,186(30,2CO2+85,5CH4+152,3C2H6+218C3H8+283,4C4H10+348,9C5H12) (1)

Пример расчета по формуле 1:

QнC=4,186(30,2*44*0,0009+85,5*16*0,5879+152,3*30*0,1267+218*44*0,1572+283,4*2*58*(0,0297+0,0444)+348,9*2*72*(0,0070+0,0063))=18777,7632кДж/м³

Для расчёта высшей теплоты сгорания сухого газа используют формулу (2):

QBC=4,186(30,2CO2+95CH4+166C2H6+236,9C3H8+307C4H10+377,2C5H12) (2) [3]

Пример расчёта по формуле (2):

QBC=4,186(30,2*44*0,0009+95*16*0,5879+166*30*0,1267+236,9*44*0,1572+307*2*58*(0,0297+0,0444)+377,2*2*72*(0,0070+0,0063))=20479,1532 кДж/м ³

Далее необходимо рассчитать молекулярную массу газов, показатели которых присутствуют в формулах (1) и (2). Для проведения расчётов используем формулу (3).

(3)

По определенным значениям давления и температуры определяют плотность газа по формуле Мендлеева-Клайперона (4).

(4)

Результаты расчетов по формулам (3) и (4) представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Р=0,8 МПа Т=20⁰С

Р=0,8МПа Т=25⁰С

Р=0,8МПа Т=30⁰С

Р=0,8МПа Т=35⁰С

Р=0,8МПа Т=40⁰С

Средняя плотность кг/м3

8,91812174

9,06723612

9,22927905

9,40304225

9,58695701

Средняя молекулярная масса гр

26,800099

27,713193

28,681759

29,703969

30,77659

Таблица 4

Р=0,7 МПа Т=20⁰С

Р=0,7МПа Т=25⁰С

Р=0,7МПа Т=30⁰С

Р=0,7МПа Т=35⁰С

Р=0,7МПа Т=40⁰С

Средняя плотность кг/м3

8,096252

8,235566

8,384706

8,542361

8,707112

Средняя молекулярная масса гр

27,80603

28,76716

29,77953

30,84011

31,94522

Далее необходимо сделать перевод кДж/м3 в кДж/кг. Результаты перевода представлены в таблице 5.

Таблица 5

Теплота сгорания сухога газа,высшая.

Теплота сгорания сухога газа,низшая.

кДж/м ³

кДж/кг

кДж/м ³

кДж/кг

Р=0,8МПа, Т=20⁰С

20479,15

2296,35

18777,76

2105,57

Р=0,8МПа, Т=25⁰С

21716,60

2395,06

19921,90

2395,00

Р=0,8МПа, Т=30⁰С

23019,10

2494,10

21126,50

2289,00

Р=0,8МПа, Т=35⁰С

24378,00

2592,60

22383,30

2380,40

Р=0,8МПа, Т=40⁰С

25781,8

2689,3

23681,7

2470,2

Р=0,7МПа, Т=20⁰С

21848,00

2698,50

20043,30

2475,60

Р=0,7МПа, Т=25⁰С

23144,00

2810,30

21241,97

2579,30

Р=0,7МПа, Т=30⁰С

24495,10

2921,40

22491,20

2682,40

Р=0,7МПа, Т=35⁰С

25888,65

3030,62

23780,20

2783,80

Р=0,7МПа, Т=40⁰С

27310,42

3136,60

25095,53

2882,20

Для большей наглядности полученных данных был построен график, представленный на рисунке 1.

Рис. 1. Зависимость теплопроводности от давления и температуры

Вывод для газотурбинный электростанций оптимальная услови чем болше температура и чем меньше давления тем выше теплотвороности самая оптимальная условия 0,7 МПа и 40⁰С. Значение теплотворности прямо пропорционально температуре и обратно пропорционально давлению.

Литература:

  1. Электронный ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Газотурбинная_электростанция
  2. Электронный ресурс: https://tehtab.ru/guide/guidephysics/guidephysics heatandtemperature/comnustionenergy/fuelshighercaloricvalues/
  3. М. Ш. Исламов «Печи химической промышленности» — 1975- с. 18
Основные термины (генерируются автоматически): молекулярная масса, теплота сгорания, таблица, формула, водяной пар, газотурбинная электростанция, метановое число, сухой газ, полное сгорание топлива, плотность кг.


Похожие статьи

Определение оптимальных условий сепарации при подготовке...

Метод определения метанового числа основан на сравнении детонационной стойкости неизвестного газообразного топлива и

Таблица 1. Результаты расчета метанового числа и низшей теплоты сгорания для газа, отделяемого на первой ступени сепарации.

Способы повышения эффективности энергоустановок на базе ГТД

В настоящее время все большее количество энергетических установок наземных электростанций и надводных кораблей флотов развитых стран оснащены газотурбинными двигателями (ГТД) в качестве основного привода.

Разработка метода повышения энергетической эффективности...

В статье приведен анализ одного из методов повышения энергетической эффективности конвертерного газа путем поочередного добавления в него водяного пара и природного газа с целью полного удаления балластного углекислого газа и обогащения его горючими...

Термогазодинамический расчет газотурбинной силовой установки

Таблица 1.

низшая теплотворная способность дизельного топлива HU равна 42739 кДж/кг

Повышение влажности воздуха с абсолютно сухого до насыщенного водяного пара снижает мощность и максимальную температуру, ухудшает экономическую эффективность двигателя...

Алгоритм расчет теплообменного аппарата | Статья в журнале...

Количество исостав продуктов сгорания. Теоретически необходимое количество сухого воздуха для сжигания одного килограмма топлива

Кажущаяся молекулярная масса продуктов сгорания: Плотность продуктов сгорания при нормальных физических условиях

К вопросу применения водорода на двигателях внутреннего...

Высшая теплота сгорания Н2 равна 120МДж/kg, что превышает массовую теплоту сгорания всех топлив для ДВС. Однако вследствии малой плотности Н2 его объемные энергетические характеристики хуже, чем у нефтяных топлив.

Изучение и разработка технологии получения водоугольной...

Теплота сгорания , газификация угля водяным паром с катализатором и без него, Мдж/кг, — 25,9–31,6.

Экспериментально насыпную плотность топлива определяют заполнением топливом емкости известного объема и взвешиванием поместившегося в емкость топлива.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Впрыск воды (пара) в камеру сгорания несколько повышает электрическую мощность ГТУ при

Давление газа, поступающего в камеру сгорания ГТУ, определяет стабильность ее работы и ее

Основным топливом для газотурбинного привода рассматриваемых энергетических...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на...

При высокой массовой теплоте сгорания (120,1Мдж/кг) объемная теплота сгорания газообразного водорода составляет всего 10,8МДж/м 3

В табл. 1 приведены массоразмерные показатели хранения некоторых топлив на экспериментальных транспортных установках.

Похожие статьи

Определение оптимальных условий сепарации при подготовке...

Метод определения метанового числа основан на сравнении детонационной стойкости неизвестного газообразного топлива и

Таблица 1. Результаты расчета метанового числа и низшей теплоты сгорания для газа, отделяемого на первой ступени сепарации.

Способы повышения эффективности энергоустановок на базе ГТД

В настоящее время все большее количество энергетических установок наземных электростанций и надводных кораблей флотов развитых стран оснащены газотурбинными двигателями (ГТД) в качестве основного привода.

Разработка метода повышения энергетической эффективности...

В статье приведен анализ одного из методов повышения энергетической эффективности конвертерного газа путем поочередного добавления в него водяного пара и природного газа с целью полного удаления балластного углекислого газа и обогащения его горючими...

Термогазодинамический расчет газотурбинной силовой установки

Таблица 1.

низшая теплотворная способность дизельного топлива HU равна 42739 кДж/кг

Повышение влажности воздуха с абсолютно сухого до насыщенного водяного пара снижает мощность и максимальную температуру, ухудшает экономическую эффективность двигателя...

Алгоритм расчет теплообменного аппарата | Статья в журнале...

Количество исостав продуктов сгорания. Теоретически необходимое количество сухого воздуха для сжигания одного килограмма топлива

Кажущаяся молекулярная масса продуктов сгорания: Плотность продуктов сгорания при нормальных физических условиях

К вопросу применения водорода на двигателях внутреннего...

Высшая теплота сгорания Н2 равна 120МДж/kg, что превышает массовую теплоту сгорания всех топлив для ДВС. Однако вследствии малой плотности Н2 его объемные энергетические характеристики хуже, чем у нефтяных топлив.

Изучение и разработка технологии получения водоугольной...

Теплота сгорания , газификация угля водяным паром с катализатором и без него, Мдж/кг, — 25,9–31,6.

Экспериментально насыпную плотность топлива определяют заполнением топливом емкости известного объема и взвешиванием поместившегося в емкость топлива.

Оптимальные параметры регулирования режимов работы...

Впрыск воды (пара) в камеру сгорания несколько повышает электрическую мощность ГТУ при

Давление газа, поступающего в камеру сгорания ГТУ, определяет стабильность ее работы и ее

Основным топливом для газотурбинного привода рассматриваемых энергетических...

Особенности топливных систем двигателей, работающих на...

При высокой массовой теплоте сгорания (120,1Мдж/кг) объемная теплота сгорания газообразного водорода составляет всего 10,8МДж/м 3

В табл. 1 приведены массоразмерные показатели хранения некоторых топлив на экспериментальных транспортных установках.

Задать вопрос