TÍNH TOÁN các THÔNG số PHỐI hợp CÔNG tác GIỮA ĐỘNG cơ và TUA BIN máy nén ở CHẾ độ ĐỊNH mức

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 các thông số động cơ
Để thuận tiện cho việc tính toán sự phối hợp công tác giữa động cơ và tổ
hợp tua bin máy nén ở chế độ khai thác đặc biệt ,cần dựa trên cơ sở các thông
số công tác ở chế độ đònh mức, vì vậy, tính toán sự phối hợp công tác giữa động
cơ và tổ hợp tua bin máy nén là rất cần thiết, để có thể so sánh đánh giá chất
lượng các thông số công tác ở chế độ công tác đặc biệt .
Trên cơ sở tính nghiệm nhiệt động cơ áp dụng cho động cơ bốn kỳ, hai k ỳ
và các bước tính toán đối với máy nén ly tâm, đối với tua bin khí xả kiểu hướng
trục.
Việc tính toán áp dụng cho động cơ bốn kỳ một hàng xy lanh thẳng đứng
bố trí một tua bin khí xả kiểu hướng trục đẳng áp.
Việc tính toán đối với hệ thống xung áp được tính gần đúng với giá trò
đẳng áp , các hệ số tính toán lựa chọn trên cơ sở thực nghiệm. Số xy lanh lớn
hơn hoặc bằng 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 thông số :
TT

Tên
thông số

Ký
hiệu

Đơn
vị

Trị
số

1

Công suất động cơ

Nen

kW

3000

2

Tốc độ động cơ

nn

rpm

750

3

Hệ số kỳ

Z

4

Số xy lanh

i

Cái

5

Áp suất khí nạp

Ps

kG/cm2
2

4

3,93

6

Áp suất khí quyển

P0

7

Nhiệt độ khí quyển

T0

11

Tỉ số tăng áp tua bin máy nén

Pk/P0

4,5

13

Tỉ số

Ps/Pt

1,572

14

Nhiệt trị của nhiên liệu

QH

15

Hệ số dư lượng không khí

16

Hệ số quét không 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

6

0

K

1
298

Kcal/kg 10150
2,1
1,5
kG/cm2
0

K

190
20
13

Tr

0

800

0

330

K

23

Nhiệt độ không khí trong ống góp

Ts

24

Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z

ξz

0,8

25

Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm zb

ξb

0,85

26

Hiệu suất cơ giới của động cơ

ηm

0,95

27

Nhiệt độ trong ống góp máy nén

T’k

28

Hiệu suất đoạn nhiệt của máy nén

29

Hệ số trao đổi khí sót

ηk
ϕ
H

K

0

K

508
0,8
0,93


1.2 Các bước tính toán đối với động cơ
1.Với thành phần nhiên liệu : C = 0,87 H = 0,126 , O= 0,004
Nhiệt trò đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu QH = 10.150 kkal/ kg
-Lượng không khí lý thuyết cần đốt cháy hoàn toàn 1Kg nhiên liệu
C H O 1 0,87 0,126 0,004
L0  1 
 


 


0,2112 4 32 0,21 12
4
32 
0,495 ( Kmol)

2. Khối lượng không khí thực tế cần đốt cháy 1 kg nhiên liệu.

M 1 L0 2,1.0,4946 1 ,04 (

(Kmol)

3. Lượng sản phẩm cháy ở điều kiện cháy 1 kg nhiên liệu diễn ra với hệ số dư
lượng không khí

α =1

M0 =


C H
+ + 0,79. L0
12 2

0,87 0,126


12
2

0.79.0,495= 0,53(Kmol)

4.Khối lượng sản phẩm cháy 1 kg nhiên liệu với hệ số dư lượng
M 2 =M 0 +( α −1) L0

=0,53+(2,1-1).0,495=1,0745 (Kmol)

5. Tỷ số giữa khối lượng sản phẩm cháy khi

ro

α

α

= 1 và khi

α

= 2.1?

M0

0,53

0, 493
M 2 1 , 0745

6. Thể tích không khí dư cho đốt cháy 1 Kg nhiên liệu
rα =

( α − 1) L0
M2

=0,507

7. Tổng thể tích sản phẩm cháy khi
r0 + rα = 1,000

α

= 1 và không khí dư cần thiết


8. Hệ số thay đổi phân tử hỗn hợp cháy
µ0 =

M2
M1

β

( )=1,03

1.3 Các thông số quá trình nạp
1. Áp suất trong ống góp máy nén khi sức cản không khí lạnh
∆Px = 0,06

(kG/cm2 )

Pk' = Pk + ∆Px

=4.5+0,06=4,56(kG/cm2 )
2. Nhiệt độ không khí trong ống góp máy nén .
k = 1,4 ÷ 1,80

- ηka hiệu suất cơ giới máy nén ly tâm

 π − 1


T = T1 1 + k

η ka 

k −1
k

'
k

=5080K (project guide)
3. Nhiệt độ không khí trong ống góp động cơ khi sự giảm nhiệt độ khí sau sinh
hàn
∆Tx=1780K
Ts=Tk- ∆Tx=3300K
4. p suất thời điểm bắt đầu nén .
Pa =0,95 Ps

=0,95.3,93=3,7335(kG/cm2 )
5. áp suất khí sót trong 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 )
6. Hệ số điền đầy (hệ số nạp)

ηH



Ts
Pa  .ξ 2. . Pr 
ε
1 −

ε . Pa  Ts + ∆T
ε − 1 Ps 

=

.

.

13
330 3,7335

 
 1
13  1 330 + 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 2 . Pr

2,94
330+20


800
13.3,7335- 0,354.2,94

 0,0096

7. 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

8. Hệ số quét khí:
= = 1,6
H: Hệ số trao đổi khí sót
1.4 Quá trình nén
9. Chỉ số nén đa biến và nhiệt độ khí cuối quá trình nén :
n1-1=

1,99
0,006.Ta . 1 + ε n1 −1 + 4,6

(

)

Giải phương trình ta được n1 nằm trong 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 và tc
11. p suất trong xi lanh cuối quá 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 quá trình cháy được 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 . ( 1 + γ r ) . C p ' ' Tz

184,36  −5

 427,38 +
 .10 . t z

α 

(kj/kmol.độ )

14.Hệ số thay đổi phân tử của 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 = 0. [*]


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 ÷
5
α
10 α
α L0 




γr=0,009

Trong đó: α=2,1; QH=10,150kcal/kg ;L0= 0,495kmol ;

Thay số vào ta được A=7,52.10-4 ; B=6,99;C=-16071
Thay vao phương trình (*) ta được : 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 và nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:
1,99
QH . ( ξ b − ξ z )

n2 - 1 =
suy ra n2,và Tb :
n 2  1

µ . L. ( 1 + γ r ) . ( Tz − Tb )

8,314

(b  z )Q H
 a 

.L(1   ). ( Tz  Tb )
r
T
ln( z )
T
Tb
Tb  n z  1  n 2  1
ln

2

b ( Tz  Tb )

+ a + b. ( Tz − Tb )

’


n 2 [1,25:1,28)
M 1  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 quá 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 chỉ thò trung bình tính toán
pi' =

pc 
λ . ρ  Tb 
1  Ta  
1 −  −
1 −  
λ ( ρ − 1) +
ε −1 
n2 − 1  Tz  n1 − 1  Tc  

P’i = (1-) - (1-)]
Pi’ =26 kG/cm2
21. p suất chỉ thò trung bình
p i d . p i ' 0, 97 . 26

 25,22Kg/Cm2)

22. Hiệu suất chỉ thò


i

M 1 . pi .Ts
1,04.25,22.354


0,425

10150.4,5.0,95
Q H . Ps 
. H

23. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ 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 cơ.
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 của xy lanh
0,9.N e
pe .n.i

Vs =
= = 0,034 (m3)
Ta có S/D=1,25
Vs = D 2 S
=>> D = = 0,326 (m)
=>> S = 0,326 . 1,25 = 0,4075 (m)
Ta so sánh với thơng số ban đầu sai số là < 2%