Схема и цикл ГТД со сгоранием топлива при постоянном давлении

На рис. 9.1, 9.2, 9.3 представлены схема и цикл газотурбин­ного двигателя.

Обозначения: К - компрессор, Т- газовая турбина, КС - камера сгорания,

ТН- топливный насос, П-потребитель.

Цифры на схеме соответствуют точкам цикла p-v- и T-s- диаграммах.

Работа, получаемая в турбине (внешняя работа адиабатного процесса 3-4) изображается в р-v- диаграмме площадкой а-3-4-b и равна

l_T=h₃-h₄.

Часть работы турбины затрачивается на сжатие воздуха в компрессоре (площадь а-2-1-b)

l_k=h₂-h₁.

Разность этих работ

l_T-l_k=l

является полезной работой, передаваемой потребителю (площадь цикла 1-2-3-4).

Подводимая теплота в цикле - теплота изобарного процесса 2-3 (в T-s-диаграмме - площадь m-2-3-n)

q_l = h₃ -h₂ .

Отводимая теплота представляет собой теплоту изобарного процесса 4-1 (площадь m-l-4-n)

q₂=h₄-h₁

Разность этих теплот

q₁-q₂=l

Термический КПД цикла рассчитывается по формуле

(9.1)

Одной из основных характетик цикла газотурбинного двигателя яв­ляется степень повышения давления в компрессоре β=p₂/p₁. Зависимость η_t =f(β)можно получить из (9.1) при условии с_р = const:

(9.2)

Согласно (9.2) η_t растет с увеличением β по экспоненте, соответственно увеличиваются температура сжатого воздуха Т₂ и температура газов перед турбиной Т₃, которая ограничивается жаропрочностью металла лопаток турбины. В газотурбинных двигателях с циклом Брайтона t₃=700…800 ^оС, что соответствует значениям β=4…6.