Tên : Qch Minh Hiếu MSSV: 0851020070 GVHD :Trương Thanh Dũng BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ PHỐI HP CÔNG TÁC GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ TUA BIN MÁY NÉN Ở CHẾ ĐỘ ĐỊNH MỨC (Tính nghiệm nhiệt động cơ) 1.1 Tính toán thông số động Để thuận tiện cho việc tính toán phối hợp công tác động tổ hợp tua bin máy nén chế độ khai thác đặc biệt ,cần dựa sở thông số công tác chế độ đònh mức, vậy, tính toán phối hợp công tác động tổ hợp tua bin máy nén cần thiết, để so sánh đánh giá chất lượng thông số công tác chế độ công tác đặc biệt Trên sở tính nghiệm nhiệt động áp dụng cho động bốn kỳ, hai k ỳ bước tính toán máy nén ly tâm, tua bin khí xả kiểu hướng trục Việc tính toán áp dụng cho động bốn kỳ hàng xy lanh thẳng đứng bố trí tua bin khí xả kiểu hướng trục đẳng áp Việc tính toán hệ thống xung áp tính gần với giá trò đẳng áp , hệ số tính toán lựa chọn sở thực nghiệm Số xy lanh lớn sáu Các thông số lựa chọn ban đầu: Tên động cơ:L 32/40 Kiểu loại động cơ: 6L32/40 Hãng chế tạo: MAN B&W Chọn thơng số : TT Tên thơng số Ký hiệu Đơn vị Trị số Cơng suất động Nen kW 3000 Tốc độ động nn rpm 750 Hệ số kỳ Z Số xy lanh i Cái Áp suất khí nạp Ps kG/cm2 3,93 Áp suất khí P0 Nhiệt độ khí T0 11 Tỉ số tăng áp tua bin máy nén Pk/P0 4,5 13 Tỉ số Ps/Pt 1,572 14 Nhiệt trị nhiên liệu QH 15 Hệ số dư lượng khơng khí 16 Hệ số qt khơng khí α ϕk 19 Áp suất cháy cực đại 20 Độ tăng nhiệt độ thành vách xy lanh Pz ∆T 21 Tỷ số nén ε 22 Nhiệt độ khí sót kG/cm K 298 Kcal/kg 10150 2,1 1,5 kG/cm2 K 190 20 13 Tr 800 330 K 23 Nhiệt độ khơng khí ống góp Ts 24 Hệ số sử dụng nhiệt điểm z ξz 0,8 25 Hệ số sử dụng nhiệt điểm zb ξb 0,85 26 Hiệu suất giới động ηm 0,95 27 Nhiệt độ ống góp máy nén T’k 28 Hiệu suất đoạn nhiệt máy nén 29 Hệ số trao đổi khí sót ηk ϕ H K K 508 0,8 0,93 1.2 Các bước tính toán động 1.Với thành phần nhiên liệu : C = 0,87 H = 0,126 , O= 0,004 Nhiệt trò đốt cháy hoàn toàn kg nhiên liệu QH = 10.150 kkal/ kg -Lượng không khí lý thuyết cần đốt cháy hoàn toàn 1Kg nhiên liệu C H O 0,87 0,126 0,004 L0 0,2112 32 0,21 12 32 0,495 ( Kmol) Khối lượng không khí thực tế cần đốt cháy kg nhiên liệu M L0 2,1.0,4946 ,04 ( (Kmol) Lượng sản phẩm cháy điều kiện cháy kg nhiên liệu diễn với hệ số dư lượng không khí α =1 M0 = C H + + 0,79 L0 12 0,87 0,126 12 0.79.0,495= 0,53(Kmol) 4.Khối lượng sản phẩm cháy kg nhiên liệu với hệ số dư lượng M =M +( α −1) L0 =0,53+(2,1-1).0,495=1,0745 (Kmol) Tỷ số khối lượng sản phẩm cháy ro α α = α = 2.1? M0 0,53 0, 493 M , 0745 Thể tích không khí dư cho đốt cháy Kg nhiên liệu rα = ( α − 1) L0 M2 =0,507 Tổng thể tích sản phẩm cháy r0 + rα = 1,000 α = không khí dư cần thiết Hệ số thay đổi phân tử hỗn hợp cháy µ0 = M2 M1 β ( )=1,03 1.3 Các thông số trình nạp Áp suất ống góp máy nén sức cản không khí lạnh ∆Px = 0,06 (kG/cm2 ) Pk' = Pk + ∆Px =4.5+0,06=4,56(kG/cm2 ) Nhiệt độ không khí ống góp máy nén k = 1,4 ÷ 1,80 - ηka hiệu suất giới máy nén ly tâm π − 1 T = T1 1 + k η ka k −1 k ' k =5080K (project guide) Nhiệt độ không khí ống góp động giảm nhiệt độ khí sau sinh hàn ∆Tx=1780K Ts=Tk- ∆Tx=3300K p suất thời điểm bắt đầu nén Pa =0,95 Ps =0,95.3,93=3,7335(kG/cm2 ) áp suất khí sót xi lanh cuối thời kỳ xả Ps/Pt=1,572,Pt=3,93: 1,572=2,5 = Pp (kG/cm2 ) Pr = pp 0,85 =2,94 (kG/cm2 ) Hệ số điền đầy (hệ số nạp) ηH Ts Pa ξ Pr ε 1 − ε Pa Ts + ∆T ε − Ps = 13 330 3,7335 13 330 + 20 3,93 0,354.2,94 13.3,7335 0, 95 ξ2 =0,354 hệ số khí sót: γ r = ξ2 Ts + ∆T Tr Pr ε Pa −.ξ Pr 2,94 330+20 800 13.3,7335- 0,354.2,94 0,0096 Nhiệt độ đầu hành trình nén: Ts + ∆T + γ Tr 1+ γ r Ta = Ta 330+20+0,0096.800 3540K 1+0,0096 ϕ = ϕk ϕH Hệ số quét khí: = = 1,6 H: Hệ số trao đổi khí sót 1.4 Quá trình nén Chỉ số nén đa biến nhiệt độ khí cuối trình nén : n1-1= 1,99 0,006.Ta + ε n1 −1 + 4,6 ( ) Giải phương trình ta n1 nằm đoạng[ 1,38 1,42 ] Ta có n1 = 1,42 tc = T a ε n1 −1 − 273 = 354.130,42 -273=7670C ta = Ta – 273= 354-273=810C 10.Giải phương trình ta có n1 tc 11 p suất xi lanh cuối trình nén Pc = Pa 12.Hệ số tăng áp suất : Pz Pc 190 142 ε n1 =3,7335.131,42=142(kG/cm2 ) 1,33 13.Nhiệt độ trình cháy xác đònh từ phương trình cháy: ( C '' v +1,99 λ ) + Tc ( C ''+1,99 λ v ) γ r + Tc C’v = a+b.t=19,806+0,0006.tc Cv’’= a’+b’.tz=21,034+ C p = Cv + 1981 2,137 α + ξ z QH L = µ ( + γ r ) C p ' ' Tz 184,36 −5 427,38 + 10 t z α (kj/kmol.độ ) 14.Hệ số thay đổi phân tử hỗn hợp công tác µ= µ0 + γ r 1+ γ r =1,0297 (Bê ta Z) 15 Nhiệt độ cháy cực đại: Tz xác đònh từ phương trình cháy • Trong đo: Dạng rút gọn : ATz2 + BTz + C = [*] A = βz 26 + 60α (1 + γ r ); 105 α B = βz 0.29 + 6.59α (1 + γ r ) α ξQ 0.29 + 4.6α 26 + 60α C = − Tc ( 4.6 + 0.0006Tc + 1.99λ ) + Tc + Tc + 1.99 ÷γ r + z H ÷ α 10 α α L0 γr=0,009 Trong đó: α=2,1; QH=10,150kcal/kg ;L0= 0,495kmol ; Thay số vào ta A=7,52.10-4 ; B=6,99;C=-16071 Thay vao phương trình (*) ta : Tz=19070K 16.Hệ số giãn nở sớm: z T z 1, 0297 1907 1,42 Tc 1,33 1040 1.5 Quá trình giãn nở 17.Hệ số giãn nở muộn: 13 9,15 1,42 18 Chỉ số giãn nơ û n2 nhiệt độ cuối trình giãn nở: 1,99 QH ( ξ b − ξ z ) n2 - = suy n2,và Tb : n 1 µ L ( + γ r ) ( Tz − Tb ) 8,314 (b z )Q H a .L(1 ) ( Tz Tb ) r T ln( z ) T Tb Tb n z n 1 ln b ( Tz Tb ) + a + b ( Tz − Tb ) ’ n [1,25:1,28) M 1,04 b=0,85 ( (Kmol) 0,8 QH (kcal/kg) 10150 r 0, 009 ; 1, 0297 T z 1847o K ; 9,8 Chọn n2= 1,25 Tz − 273 σ n2 −1 tb = = 8230C 19 p suất cuối trình giãn nở : pb pz n2 190 9, 15, 1,25 11,94 ( kG/cm2 ) 1.6 Các thông số đặc trưng cho chu trình công tác 20 p suất thò trung bình tính toán pi' = pc λ ρ Tb Ta 1 − − 1 − λ ( ρ − 1) + ε −1 n2 − Tz n1 − Tc P’i = (1-) - (1-)] Pi’ =26 kG/cm2 21 p suất thò trung bình p i d p i ' 0, 97 26 25,22Kg/Cm2) 22 Hiệu suất thò i M pi Ts 1,04.25,22.354 0,425 10150.4,5.0,95 Q H Ps H 23 Suất tiêu hao nhiên liệu thò gi 632,3 632,3 0,146(kg/mlct.h) QH i 10150.0,425 24 p suất có ích trung bình pe = pi η m =25,22.0,95=23,96 (kG/cm2) 25 Hiệu suất có ích động η e = η i η m =0,425.0,95=0,40375 26 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge 632,3 632,3 0,l54(kg/mlci.h) QH e 10150.0,40375 27 Thể tích công tác xy lanh 0,9.N e pe n.i Vs = = = 0,034 (m3) Ta có S/D=1,25 Vs = D S =>> D = = 0,326 (m) =>> S = 0,326 1,25 = 0,4075 (m) Ta so sánh với thơng số ban đầu sai số < 2%