Циклы газотурбинных установок




В газотурбинных установках подвод теплоты к рабочему телу происходит при p=const или υ=const. На рисунке 3 представлена схема наиболее распространенного типа газотурбинной установки со сгоранием топлива при p=const, а на рисунке 4 ее цикл в координатах Р,υ и T,S.

Компрессор К, расположенный на одном валу с газовой турбиной Т, засасывающей атмосферный воздух с давлением Р1 и сжимая его с повышением давления Р2 нагнетает в камеру сгорания КС. Туда же топливным насосом ТН, приводимым в действие газовой турбиной, подается жидкое топливо. Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания КС.

Сгорание происходит при постоянном давлении. Из камеры сгорания газы поступают в турбину, приводят ее в действие, а затем выбрасываются в атмосферу.

Идеальный цикл ГТУ состоит из двух адиабат и из двух изобар. В компрессоре К происходит адиабатное 1-2 сжатие рабочего тела до давления Р2, затем изобарный 2-3-4 подвод теплоты q1 в камере сгорания КС, адиабатное 4-5 расширение газов на лопатках газовой турбины Т и изохорный 5-6-1 отвод теплоты к холодному источнику (внешней среде).

Рисунок 3 Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при p=const

Рисунок 4 Диаграммы циклов ГТУ с подводом теплоты при p=const

 

В рассматриваемом цикле λр=λ-1 и формула термического кпд 11 примет вид

. (21)

Так как Р42=λ=1, Р25= Р21=(ν12)КК,

Ν42=ρ, ν21=1/ε, ν61= ν51ν.

Тогда .

И термический кпд цикла формула 21 примет вид

(22)

В газотурбинных двигателях часто в место степени сжатия ε принимают степень повышения давления в компрессоре β=Р21. Так как (ν12)КК= Р21=β, то

(23)

Как видно из формулы 1.23 термический кпд цикла зависит от работы компрессора, сжимающего воздух и свойства рабочего тела (показателя адиабаты К). Чем выше показатель адиабаты К, большее сжатие воздуха компрессором (больше ε или β), тем выше fη.

При изменении нагрузки ГТУ (процесс расширения показан штриховыми линиями на рисунке 4) степень сжатия и показатель адиабаты К не меняются, поэтому ηt=const.

Удельная работа цикла при λр=1,λ=1,ευ

 

(24)

 

Сравнение циклов

Сравнение эффективности различных циклов тепловых двигателей производится сопоставлением их термических кпд.

Условиями для сравнения сопоставляемых циклов применяют одинаковые максимальные давления и максимальные температуры в конце горения, так как указанные параметры определяют конструктивные особенности тепловых установок, ограничивающие по требованиям прочности и надежности в эксплуатации двигателя. Кроме того исходят из степени сжатия, свойственной отдельным циклам при заданных Pmax и Tmax.

Характерным показателем для сравнения циклов также служит удельная работа Wy=q1ηt.

Для выявления способов повышения термического кпд тепловых двигателей целесообразно их циклы сравнить с циклом, характеризующимся наибольшим термическим кпд – Карно, который имеет тот же температурный перепад, что сравнимый с ним цикл.

(25)

Другим методом анализа циклов является нахождение для исследуемых циклов эквивалентных циклов Карно и последующее их сравнение между собой.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: