Kleingasturbine

Auszug

*************************************************** ’Calculation  on:  23.06.2015  at  09:28h’ *************************************************** ’  22.6.2015:  KLEINGT.INP  f.TLORGTDP.FOR  (with  calcul.compressor  loss)’ ’   1  MW  small  gas  turbine  plant  (no  changes  of  pressures:  0)  0)  ’ ’   2,600  kg/s  ’,’=  EMPBKE   Air  mass  flow  rate  at  comb.  chamber  inlet   ’ ’  75000  min-1   ’,’=  RN   Number  of  revolutions                           ’ ’  15,00000  bar  ’,’=  PVA   Compressor  outlet  pressure                     ’ ’  1350,00°C     ’,’=  TTBKA   Combustion  chamber  outlet  total  temperature  ’ ’  97,0  %        ’,’=  ETAMGT   Mechanical  efficiency  of  gas  turbine        ’ ’  97,00  %       ’,’=  ETAGGT   Generator  efficiency  of  gas  turbine         ’ 1         ,’=  IDISS   Dissociation  parameter:  (0)  (1)  (10)  (11)  (20)  (21)’   10   ,’=IWR   Special  case  distinction  parameter’ ’   Air  intake’ ’   1  atm        ’,’=  PU   Air  pressure                                    ’ ’    15°C        ’,’=  TU   Air  temperature                                 ’ ’   60  %         ’,’=  FI   Relative  humidity  of  air                        ’ ’   90  %         ’,’=  ETAE   Inlet  efficiency                              ’ ’   Compressor’ 160.      ,’=CVE  (m/s)   Velocity  at  compressor  inlet’ 140.      ,’=CVA  (m/s)   Velocity  at  compressor  outlet’   -9       ,’=IZ   Number  of  compressor  stages’ ’  90,000  %      ’,’=  ETATV   Total  compressor  efficiency  (starting  value)’ ’  u1(I)  psiSt(I)  cu3(I)  QLe   25  berechnete  Werte  fu″​r  die  Verdichter  Stufen’   256.0   ,   0.938495   ,   10.0   ,    0.   ,    1   255.6   ,   0.947359   ,   11.0   ,    0.   ,    2   265.1   ,   0.950684   ,   12.0   ,    0.   ,    3   274.6   ,   0.947359   ,   16.0   ,    0.   ,    4   286.0   ,   0.947359   ,   30.0   ,    0.   ,    5   305.1   ,   0.947359   ,   44.0   ,    0.   ,    6   326.1   ,   0.947359   ,   56.5   ,    0.   ,    7   340.5   ,   0.947359   ,   60.0   ,    0.   ,    8   345.6   ,   0.947359   ,   60.0   ,    0.   ,    9 ’   Combustion  chamber’ ’  288,15  K      ’,’=  TBE   Fuel  inlet  temperature                         ’ ’  0,74870       ’,’=  CMA   Mass  fraction  carbon  of  methane  CH4            ’ ’  0,25130       ’,’=  HMA   Mass  fraction  hydrogen                         ’ ’  50,056E6      ’,’=  HUB   Heating  value  of  fuel                          ’ ’  1912  J/(kgK)  ’,’=  CPB   Specific  heat  capacity  of  fuel                 ’ ’  0,83  kg/m3    ’,’=  RHOB  Density  of  fuel                                ’   80.      ,’=CBKE  (m/s)   Velocity  at  combustion  chamber  inlet’   50.      ,’=CBE  (m/s)   Velocity  of  fuel  after  jet’   90.      ,’=CBKA  (m/s)   Velocity  at  combustion  chamber  outlet’ ’  98,90  %       ’,’=  ETABKE   Flow  efficiency  at  comb.  chamber  inlet’ ’  99,500  %      ’,’=  ETABK   Flow  efficiency  of  combustion  chamber        ’ ’  99,8  %        ’,’=  ETAC   Chemical  efficiency  of  combustion  chamber     ’ ’  99,6  %        ’,’=  ETABKA   Flow  efficiency  at  comb.  chamber  outlet’ ’   Turbine’ ’  89,8000  %     ’,’=  ETATT   Total  turbine  efficiency  (starting  value)    ’   3        ,’=IANZST     Number  of  stages  of  gas  turbine’ 150.      ,’=CTE  (m/s)   Velocity  at  turbine  inlet’ 200.      ,’=CM(3)  (m/s)   Velocity  CM1SG  1st  stage’ 220.  ,-130.  ,’=CM(5),CU2(1)  (m/s)   Velocities  after  1st  stage’ 195.      ,’=CM(8)  (m/s)   Velocity  CM1SG  2nd  stage’ 220.  ,-140.  ,’=CM(10),CU2(2)  (m/s)   Velocities  after  2nd  stage’ 195.      ,’=CM(13)  (m/s)   Velocity  CM1SG  3rd  stage’ 230.  ,-100.  ,’=CM(15),CU2(3)  (m/s)   Velocities  after  3rd  stage’   330.000  ,’=U1(1)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  inlet  1st  stage’   335.000  ,’=U2(1)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  outlet  1st  sta.’   343.000  ,’=U1(2)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  inlet  2nd  stage’   355.000  ,’=U2(2)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  outlet  2nd  sta.’   370.000  ,’=U1(3)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  inlet  3rd  stage’   385.000  ,’=U2(3)  (m/s)   Circumferencial  velocity  rotor  outlet  3rd  sta.’ 0.06986   ,’=FACCA0(1)=EMP0L(1)/EMPBKE   C.a.f.1st  st.  (If<0:steam  cool.)’ 0.06208   ,’=FACCA1(1)=EMP1L(1)/EMPBKE   Cooling  air  fraction  1st  stage’ 0.05202   ,’=FACCA0(2)=EMP0L(2)/EMPBKE   Cooling  air  fraction  2nd  stage’ 0.03230   ,’=FACCA1(2)=EMP1L(2)/EMPBKE   Cooling  air  fraction  2nd  stage’ 0.02060   ,’=FACCA0(3)=EMP0L(3)/EMPBKE   Cooling  air  fraction  3rd  stage’ 0.01662   ,’=FACCA1(3)=EMP1L(3)/EMPBKE   Cooling  air  fraction  3rd  stage’ 0.5       ,’=RFKL(1)  EMP0F/EMP0L  Film  cooling  ratio  of  stator  1st  stage’ 0.5       ,’=ZETKLE(1)  Loss  coefficient  of  duct  to  stator  of  1st  stage’ 0.4       ,’=RFKLR(1)  EMP1F/EMP1L  Film  cooling  ratio  of  rotor  1st  stage’ 1.0       ,’=ZETKLA(1)  Loss  coefficient  of  duct  to  rotor  of  1st  stage’ 0.4       ,’=RFKL(2)  EMP0F/EMP0L  Film  cooling  ratio  of  stator  2nd  stage’ 0.6       ,’=ZETKLE(2)  Loss  coefficient  of  duct  to  stator  of  2nd  stage’ 0.0       ,’=RFKLR(2)  EMP1F/EMP1L  Film  cooling  ratio  of  rotor  2nd  stage’ 1.2       ,’=ZETKLA(2)  Loss  coefficient  of  duct  to  rotor  of  2nd  stage’ 0.0       ,’=RFKL(3)  EMP0F/EMP0L  Film  cooling  ratio  of  stator  3rd  stage’ 0.7       ,’=ZETKLE(3)  Loss  coefficient  of  duct  to  stator  of  3rd  stage’ 0.0       ,’=RFKLR(3)  EMP1F/EMP1L  Film  cooling  ratio  of  rotor  3rd  stage’ 1.4       ,’=ZETKLA(3)  Loss  coefficient  of  duct  to  rotor  of  3rd  stage’ 0.0005    ,’=SCLE(1)  (m)   Width  of  ceramic  layer  stator  1st  stage’ 0.0       ,’=SCLE(2)  (m)   Width  of  ceramic  layer  stator  2nd  stage’ 0.0       ,’=SCLE(3)  (m)   Width  of  ceramic  layer  stator  3rd  stage’ 0.0005    ,’=SCLA(1)  (m)   Width  of  ceramic  layer  rotor  1st  stage’ 0.0       ,’=SCLA(2)  (m)   Width  of  ceramic  layer  rotor  2nd  stage’ 0.0       ,’=SCLA(3)  (m)   Width  of  ceramic  layer  rotor  3rd  stage’   2.       ,’=RLAMC  (W/(mK))   Heat  conductivity  of  ceramic  layer’ 120.      ,’=CKLE(1)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  beg.  of  chan.’ 120.      ,’=CKLA(1)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  end  of  channel’ 120.      ,’=CKLE(2)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  beg.  of  chan.’ 120.      ,’=CKLA(2)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  end  of  channel’   80.      ,’=CKLE(3)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  beg.  of  chan.’   80.      ,’=CKLA(3)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  stator  end  of  chan.’ 100.      ,’=WKLE(1)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  beg.  of  chan.’ 100.      ,’=WKLA(1)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  end  of  channel’ 100.      ,’=WKLE(2)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  beg.  of  chan.’ 100.      ,’=WKLA(2)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  end  of  channel’   60.      ,’=WKLE(3)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  beg.  of  chan.’   60.      ,’=WKLA(3)  (m/s)  Velocity  of  cooling-gas  rotor  end  of  chan.’ ’   Diffusor  and  plant  outlet’   60.      ,’=CDA  (m/s)   Velocity  at  diffusor  outlet’   20.      ,’=CPA   (m/s)   Velocity  at  plant  outlet’ ’  73,50  %       ’,’=  ETADIF   Diffusor  efficiency                         ’ ’  51,00  %       ’,’=  ETAA   Plant  outlet  efficiency                       ’ ’   Economic  data’      52.50,’=SGT    =-CGT/PET  (EURO/kW)      Spec.  cost  gas  turbine’    1680.00,’=SQPT   =-CQPT/QPT  (EURO/kW)     Spec.  cost  turbine  cooling’      73.50,’=SVERD  =CVERD/PV  (EURO/kW)      Compressor’      35.70,’=SGGT   =CGGT/PELGT  (EURO/kW)    GT  generator’    9240.00,’=SGTB   =CGTB/EMPVE  (EUROs/kg)   GT  building,  air  int.,  gas  out.’       9.00,’=SCC    =CCC/EPB  (EURO/kW)       Combustion  chamber’     126.00,’=SCTRGT=CCTRGT/PELGT  (EURO/kW)  GT  control+electric  equipm.’ =====================================================   Machzahlen      0.  =  c0   (m/s)  341.  =  a0   (m/s)  0.000  =  Ma0    160.  =  cVE  (m/s)  333.  =  aVE  (m/s)  0.480  =  MaVE    147.  =  cVA  (m/s)  507.  =  aVA  (m/s)  0.290  =  MaVA    150.  =  cTE  (m/s)  781.  =  aTE  (m/s)  0.192  =  MaTE    256.  =  cT(iSt)    708.  =  aT(iSt)    0.361  =  MaTi    261.  =  cT(iSt)    641.  =  aT(iSt)    0.407  =  MaTi    251.  =  cTA  (m/s)  573.  =  aTA  (m/s)  0.438  =  MaTA     20.  =  cPA  (m/s)  582.  =  aPA  (m/s)  0.034  =  MaPA      32.06  =  etaiGT=-PiGT/(etaC*EpB)  (%)  Innerer  Wirkungsgrad  GT      32.00  =  ETAGT=-PIGT/EPB  (%)  Gesamtwirkungsgrad  GT      14.80  =  piVAU=ptVA/pU     Druckverha″​ltnis  der  Verdichtung,  bezogen  auf  PU      15.67  =  piTVAU=ptVA/pU    Totaldruckverha″​ltnis  der  Verdichtung,  bezogen  auf  PU      17.64  =  piV=PVA/PVE   Druckverha″​ltnis  des  Verdichters      15.95  =  piTV=PTVA/PTVE   Totaldruckverha″​ltnis  des  Verdichters    366.853  =  wtV  (kJ/kg)   Spezifische  Verdichter  Arbeit      1.196  =  PV  (MW)   Verdichter  Leistung      0.625  =  FIVE=CVE/UVE   Durchfluss  Kenngro″​s″​e  E      0.433  =  FIVA=CVA/UVA   Durchfluss  Kenngro″​s″​e  A      93.22  =  etatV  (%)   Totaler  Verdichter  Wirkungsgrad ++++++++++++++++++++++++       0.97  =  pitBK=ptTE/ptVA   Totaldruckverha″​ltnis  der  Brennkammer ++++++++++++++++++++++++      16.25  =  pitM1=pTE/pPA   Druckverha″​ltnis  der  Turbine      14.68  =  pitTM1=ptTE/ptPA   Totaldruckverha″​ltnis  der  Turbine   -695.763  =  wtT  (kJ/kg)   Spezifische  Turbinen  Arbeit     -2.313  =  PET  (MW)   Turbinen  Leistung    -93.802  =  qT  (kJ/kg)   Spezifische  Turbinen  Ku″​hlung     -0.312  =  QPT  (MW)   Turbinen  Ku″​hlleistung     0.9889  =  RNUTT   Totales  Turbinen  Polytropenverha″​ltnis ++++++++++++++++++++++++    321.587  =  wtGT  (kJ/kg)      Spezifische  Arbeit      1.048  =  PiGT  (MW)         Innere  Leistung        5.6  =  TAUTP=TTTE/TTVE   Totales  Prozess-Temperaturverha″​ltnis ++++++++++++++++++++++++      1.017  =  PelGT  (MW)       Elektrische  Leistung  der  GT      3.275  =  EPB  (MW)          Brennstoff  Energiestrom ++++++++++++++++++++++++      31.04  =  ETAGES=PEL/EPB  (%)  Gesamtwirkungsgrad  der  GT-Anlage =====================================================           Zustandspunkte  der  offenen  Gasturbinen  Anlage    i   T(i)     tC     p(i)       h(i)   s(i)  Tt(i)   pt(i)    ht(i)   c(i)   mp(i)   v(i)  Ma(i)        (K)    (°C)    (Pa)     (J/kg)(J/kgK)  (K)     (Pa)    (J/kg)(m/s)(kg/s)(m3/kg)    U   288.1    15.0   101325   -10094  7354   288.15   101325   -10094    0     3.3  0.819  0.000   VE   275.5     2.3    85043   -22894  7359   288.15    99565   -10094  160     3.3  0.933  0.480   VE   275.5     2.3    85043   -22894  7359   288.15    99565   -10094  160     3.3  0.933  0.480   VA   652.0   378.8  1500000   365413  7417   662.06  1588134   376223  147     2.6  0.125  0.290 BKE   659.1   385.9  1560968   373023  7417   662.06  1587431   376223   80     2.6  0.122  0.157   BE   288.1    15.0  1660968   -19120   -65   288.15  1662005   -17870   50     0.1  1.205 BKA  1620.1  1346.9  1527540  1588845  8769  1623.15  1540580  1592895   90     2.7  0.312  0.115        Ku″​hlluftentnahmen,  die  Zahlen  zeigen  die  Turbinenstufen  an  !    3   394.5   121.3   157350    97588  7376   347.41   180640    49805  203     0.0  0.402    3   408.8   135.6   297403   112135  7385   420.96   344645   124557  157     0.1  0.379    2   488.0   214.8   415714   193332  7395   452.46   430329   156783  211     0.1  0.249    2   544.3   271.1   733974   251733  7405   557.68   882155   265745  167     0.1  0.194    1   572.7   299.6   929984   281532  7408   539.25   771879   246506  197     0.2  0.172    1   652.0   378.8  1500000   365413  7417   662.06  1588134   376223  147     0.2  0.125   TE  1614.7  1341.5  1504479  1581645  8769  1623.15  1540486  1592895  150     2.7  0.315  0.192    2   788.5   515.4   836986   513580  7791   901.44  1404111   639405  501     0.1  0.271  0.902    3  1418.6  1145.4   836986  1319474  8755  1568.88  1308589  1515237  625     2.8  0.497  0.853    4   743.3   470.1   660576   463978  7794   755.52   702836   477370  163     0.1  0.324  0.303    5  1316.3  1043.2   660576  1184608  8715  1341.96   718311  1217257  255     3.0  0.584  0.361    7   797.1   523.9   374142   523006  8035   927.20   672599   668496  539     0.1  0.614  0.965    8  1161.7   888.6   374142   987617  8714  1311.92   630137  1176320  614     3.1  0.910  0.921    9   696.5   423.4   267663   413253  7984   726.13   313023   445336  253     0.1  0.750  0.483   10  1068.5   795.3   267663   871476  8704  1096.22   297973   905475  260     3.2  1.169  0.407   12   683.4   410.2   141615   399131  8147   819.63   282001   547956  545     0.1  1.391  1.049   13   929.8   656.7   141615   703478  8719  1086.40   269175   892728  615     3.3  1.922  1.024   14   562.2   289.0    92567   270435  8063   609.14   124110   319892  314     0.0  1.750  0.664   TA   841.4   568.2    92567   598733  8723   868.21   104966   630183  250     3.3  2.660  0.438   DA   866.7   593.5   100999   628383  8732   868.21   101718   630183   60     3.3  2.512  0.103   PA   868.0   594.9   101325   629983  8733   868.21   101404   630183   20     3.3  2.507  0.034 =====================================================   ISO-Werte  der  Turbine ISO  1423.1  1150.0  1499562  1314696  8552  1431.91  1540486  1325946  150     3.3  0.278     79.03  =  ETTISO  (%)   Polytroper  ISO-Wirkungsgrad    1158.8  =  TTEISO  (°C)   Totale  ISO-Turbinen  Eintrittstemperatur      Vergleichswerte  fu″​r  die  Brennkammer:      3.095  =  EMPAEV  (kg/s)  A″​quivalenter  Verdichter  Massenstrom     -3.000  =  PDPTBK  (%)     Relativer  Totaldruckverlust  in  der  Brennkammer     15.674  =  PITVS          Totaldruckverha″​ltnis  des  Verdichters     15.191  =  PITTSM1        Totaldruckverha″​ltnis  der  Turbine =====================================================           Energie  Werte  der  Turbinen  Stufen iSt   PTSt(iSt)  wTSt(iSt)  wTEul(iSt)  Qp(iSt)    QpLe(iSt)     QpLa(iSt)         (MW)      (kJ/kg)    (kJ/kg)      (MW)         (MW)        (MW)   1    -0.688060  -228.707  -242.467    -0.174606    -0.096293    -0.078312   2    -0.788588  -244.318  -249.595    -0.100041    -0.071880    -0.028161   3    -0.836403  -251.589  -254.034    -0.037197    -0.022677    -0.014520 iSt  lambda(iSt)  beta0G(i.)  lambL1(i.)  beta1G(i.)  nSt(i.)(1/min)   1      2.291      0.025      2.451      0.024    75000   2      2.593      0.022      2.712      0.021    75000   3      2.786      0.021      2.833      0.020    75000   4      2.871      0.020 iSt  psiSt  rhohSt   etaSt  psiEul  rhohEul    EXP1G       FPIST   1   -4.08   0.340   0.759   -4.32   0.322   0.7124319   1.1057637   2   -3.88   0.371   0.803   -3.96   0.360   0.6292751   1.0227671   3   -3.39   0.384   0.849   -3.43   0.381   0.5995706 iSt    alfa0    alfa1    alfaS    beta1    beta2    betaS    1     90.0     18.6     42.8    142.7     25.3    -11.8    2    120.6     18.5     28.1    140.9     24.0    -13.4    3    122.5     18.5     27.3    137.6     25.4    -14.1 iSt   cm1       cu1       u1        wu1       cm1SL     cu1SL     cm1SG     cu1SG   1   200.000   592.896   330.000   262.896   160.343   475.333   204.566   606.432   2   195.000   582.565   343.000   239.565   171.223   511.531   197.651   590.484   3   195.000   583.503   370.000   213.503   172.924   517.444   195.366   584.599 iSt   cm2       cu2       u2        wu2       cm2SL     wu2SL     cm2SG     wu2SG   1   220.000  -129.995   335.000  -464.995   163.337   -10.232   224.608  -474.735   2   220.000  -139.992   355.000  -494.992   216.344  -131.766   220.098  -495.212   3   230.000   -99.998   385.000  -484.998   263.791  -171.254   229.555  -484.060 =====================================================   I   TWGE(I)    TWGA        TTKLA     TT1/2SG     TCGE       TCGA      (K)  (°C)   (K)  (°C)   (K)  (°C)   (K)  (°C)   (K)  (°C)   (K)  (°C)   1  1068   795  1157   884   901   628  1595  1322  1314  1041  1311  1038   1  1048   775  1105   832   809   536  1426  1153  1252   979  1237   964   2  1046   773  1156   883   927   654  1323  1050  1046   773  1156   883   2  1022   749  1052   779   826   552  1179   906  1022   749  1052   779   3   943   670  1009   736   819   546  1090   817   943   670  1009   736   3   842   569   884   611   739   466   950   677   842   569   884   611 *****************************************************                Kosten  der  Gasturbinenanlage  (mln  Euro) (    CGT  =     0.121  Gasturbine                              10.7  %  der  GTA) (    CGT  =     0.247  Konvektionsku″​hlung                     21.7  %  der  GTA) (    CGT  =     0.239  Filmku″​hlung                            21.0  %  der  GTA) (    CGT  =     0.218  Beschichtung                            19.1  %  der  GTA) (   CQPT  =     0.703  Turbinenku″​lung                         61.9  %  der  GTA) (  CVERD  =     0.088  Verdichter                               7.7  %  der  GTA) (    CCC  =     0.029  Brennkammer                              2.6  %  der  GTA)     CCGT  =     0.942  Gasturbine  (Turb,Ku″​hl.,Verd.,Verbr.)   82.9  %  der  GTA   CCTRGT  =     0.128  Regelung  und  elektrische  Ausru″​stung     11.3  %  der  GTA     CGTB  =     0.030  Au″​s″​ere  Komponenten  der  Gasturbine      2.7  %  der  GTA     CCGT  =     1.136  Gesamte  Gasturbinen  Einheit            100.0  %  der  GTA *****************************************************   1117.76  SCGT  =  CCGTG/PEL  (Euro/kW)   gesamtspez.  Kosten  der  GT  Anlage ****************************************************    12.0  CNA  (a)  Lebensdauer  der  Anlage     7.8=EPSI  (Ct/kWh)  Stromgestehungskosten  bei  CT=  7000.  (h/a) ****************************************************    piV    TtTE   QT/EB   etaGT   etag     ki       epsi    TtTA   TtAUS    17.6   1349   -0.10    32.1   31.0   1117.8     0.091    595    595 =====================================================     U  =  Umgebung    VE  =  Verdichter  Eintritt    VA  =  Verdichter  Austritt   BKE  =  Brennkammer  Eintritt    BE  =  Brennstoff  Eintritt  in  Brennkammer   BKA  =  Brennkammer  Austritt     1  =  Turbinen  Eintritt  (TE)     2  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Stator  Austritt  1.  Stufe     3  =  Zustand  1   1.  Stufe     4  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Rotor  Austritt  1.  Stufe     5  =  Austritt  1.  Stufe     6  =  Eintritt  2.  Stufe     7  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Stator  Austritt  2.  Stufe     8  =  Zustand  1   2.  Stufe     9  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Rotor  Austritt  2.  Stufe    10  =  Austritt  2.  Stufe    11  =  Eintritt  3.  Stufe    12  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Stator  Austritt  3.  Stufe    13  =  Zustand  1   3.  Stufe    14  =  Konvektionsku″​lung  Luft  Rotor  Austritt  3.  Stufe    15  =  Turbinen  Austritt  (TA)    DA  =  Diffusor  Austritt    PA  =  Anlagen  Austritt …