Математическая модель газо-турбинной установки
Работа из раздела: «
Экономико-математическое моделирование»
/
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; в=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 в=0…1. газотурбинный тепловой модель оптимизация
в-доля тепловой нагрузки потребителя, покрываемой дополнительным котлом.
В результате расчётов в Mathcad 14 мы получили следующие данные:
Таблица 2
Результаты расчета в Mathcad
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
|
ВП = P2
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
|
ВП = в
|
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 в.
Для удобства:
Таблица 3
Обозначение переменных
|
ВП
|
P2
|
в
|
|
|
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
Вывод по 2-й 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 P4=4 Мпа,в4=1 и будет равно 19,951.
