7.3. Циклы газотурбинных установок (ГТУ)

Основными недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания являются ограниченность их мощности и невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления, котрые отсутствуют в газотурбиннных установках. ГТУ рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газообразного топлива.

На рис.7.6 дана схема простейшей газотурбинной установки со сгоранием топлива при постоянном давлении. Топливным насосом 5 и компрессором 4 топливо и воздух через форсунки 6 и 7 поступают в камеру сгорания 1. Из камеры продукты сгорания направляются в комбинированные сопла 2, где они расширяются, и поступают на лопатки газовой турбины 3.



На рис.7.7 и рис7.8 представлены идеальный цикл ГТУ на PV и TS диаграммах.



1-2 - адиабатное сжатие до давления Р2;

2-3 – подвод теплоты q1 при постоянном давлении Р2 (сгорание топлива);

3-4 – адиабатное расширение до первоначального давления Р1;

4-1 – охлаждение рабочего тела при постоянном давлении Р1 (отвод теплоты q2);

Характеристиками цикла являются:

степень повышения давления - l = Р2/ Р1 ;

степень изобарного расширения - r = n3 /n2 .

Работа турбины:

lт = h3 – h4 . (7.10)

Работа компрессора:

lн = h2 – h1 . (7.11)

Полезная работа ГТУ равна разности работ турбины и компрессора:

LГТУ = lт – lк . (7.12)

Термический к.п.д. цикла ГТУ имеет вид:

ht = 1 – 1/ l (g-1)/g . (7.13)

Теоретическая мощность газовой турбины, компрессора и установки (ГТУ):

Nт = lт·D/3600 = (h3 – h4)·D/3600 , (7.14)

Nк = lк·D/3600 = (h2 – h1)·D/3600 , (7.15)

NГТУ = lГТУ·D/3600 = [(h3 – h4) (h2 – h1) ]·D/3600 . (7.16)

Действительный цикл ГТУ отличается от теоретического наличием потерь на трение и вихреообразование в турбине и компрессоре. Эффективными методами повышения экономичности газотурбинных установок являются: регенерация теплоты, ступенчатое сжатие и расширение рабочего тела и пр.

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

ПраймКемикалсГрупп