Calculul termic al unei instalații de cogenerare cu turbină cu gaze

CALCULUL TERMIC AL UNEI INSTALAȚII DE COGENERARE CU TURBINĂ CU GAZE

- Date de intrare

Puterea electrică la bornele generatorului:

PB = 1000 + 500n [kW]

n = 9

PB = 1000 + 500n = 5.5*103 [kW]

Presiunea atmosferică:

p0 = 1.013 [bar]

Temperatura atmosferică:

t0 = 15 [oC]

Umiditatea relativă:

φ0 = 60 [%]

Raportul de compresie:

Ɛk = 16

Temperatura superioară a ciclului termodinamic:

t3 = 1200 [oC]

Combustibil: gaz metan cu puterea calorifică inferioară:

Hi = 51100 [kJ/Kg]

Densitatea gazului metan:

ρ CH 4 = 0.68 [kg/m]

Debitul masic specific de aer introdus în camera de ardere:

ma0 = 17.7 [kgaer/kgcomb.]

Căldura specifică a aerului:

cp = 1.1 [kJ/kg k]

Coeficientul adiabatic:

Ɣ = 1.35

Durata de funcționare anuală la sarcină nominală:

τan = 4800 [ore]

- Calculul regimului nominal pentru instalația de turbină cu gaze

Schema de principiu a ITG:

FA - filtru de aer;

K - compresor;

CA - cameră de ardere;

B - combustibil;

TG - turbină cu gaze;

G - generator electric;

CR - cazan recuperator

2.1. Calculul procesului de compresie

- Punctul de intrare în filtrul de aer

Se cunosc:

presiunea atmosferică: p0 = 1.013 [bar]

temperatura atmosferică: t0 = 15 [oC]

umiditatea relativă a aerului: φ0 = 60 [%]

căldura specifică a aerului: cp = 1.1 [kJ/kg k]

Temperatura atmosferică absolută: T0 = t0 + 273.15 = 288.15 [K]

Entalpia aerului de intrare: i0 = cpT0 = 316.965 [kJ/kg]

- Punctul de intrare în compresor

În filtrul de aer are loc un proces de laminare. Se consideră căderea de presiune pe filtrul de aer ∆p01=0.05 bar.

Rezultă parametrii punctului 1:

p1 = p0 - ∆p01 = 0.963 [bar]

T1 = T0 = 288.15 [K]

i1 = i0 = 316.965 [kJ/kg]

- Punctul de ieșire din compresor

Procesul teoretic din compresor este o izentropă. Aplicând relațiile termodinamice corespunzătoare acestei transformări de stare, rezultă temperatura și entalpia specifică teoretică la ieșirea din compresor:

T2t = T1 = 591.286 [K]

în care:

Ɛk - raportul de compresie al compresorului;

Ɣ - coeficientul adiabatic.

Entalpia specifică teoretică:

i2t = cpT2t = 650.415 [kJ/kg]