ЦИКЛЫ ГТУ С ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ
Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении приведена на рис. 10.1. Рассмотрим принцип действия установки.
В камеру сгорания (КС) через форсунки поступают воздух из осевого компрессора (ОК) и топливо из топливного насоса (ТН). Из камеры сгорания горячие газы через комбинированные сопла направляются на лопатки газовой турбины (ГТ), а затем выбрасываются в атмосферу. ЭГ - электрогенератор.
Идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме pν - и Ts - диаграммах представлен на рис. 10.2 и 10.3.
В адиабатном процессе 1-2 происходит сжатие рабочего тела от параметров точки 1 до параметров точки 2. В изобарном процессе 2-3 к рабочему телу подводится некоторое количество теплоты q1от верхнего источника теплоты. По адиабате 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального давления р4= р1и по изобаре 4-1 приводится к параметрам точки 1 с отводом теплоты q2к нижнему источнику теплоты.
Рис. 10.1.
Рис. 10.2.
Рис. 10.3.
Характеристики цикла:
- степень повышения давления в компрессоре;
- степень изобарного расширения.
Количества подводимой и отводимой теплоты определяются по формулам
;
.
С учетом последних соотношений формула для термического кпд будет
.
Найдем выражения температур Т2, Т3, Т4через начальную температуру Т1рабочего тела. Для адиабатного процесса 1-2 справедливо следующее соотношение
.
Отсюда
.
В изобарном процессе 2-3
.
Отсюда
.
В адиабатном процессе 3-4
.
Отсюда
.
Подставляя найденные значения температур в формулу для кпд, получим
.
Отсюда следует, что с увеличением степени повышения давления β и показателя адиабаты k, кпд ГТУ с подводом теплоты в процессе при постоянном давлении возрастает.
Однако термический кпд еще не может служить мерой экономичности установки. Эту роль выполняет эффективный кпд ГТУ
,
где le - эффективная работа (полезная работа на валу двигателя с учетом внутренних и механических потерь в установке). Эффективная работа определяется как разность действительных работ расширения и сжатия
,
где - внутренний относительный кпд газовой турбины; - адиабатный кпд турбокомпрессора; ηм- механический кпд.
Рис. 10.4
Кривые зависимости ηtи ηe от β =p2/p1имеют следующий вид (рис. 10.4). Как видно, по мере увеличения β ηесначала растет, а потом уменьшается и может упасть до нуля. Поэтому стараются так выбирать β, чтобы β ≤ β*.
Дата добавления: 2016-06-05; просмотров: 7384;