Действительный цикл газотурбинного двигателя.

Метод КПД

На рис. 9.4 в T-s-диаграмме представлен действительный цикл ГТД 1-2 -3-4 .

Затрачиваемая работа в процессе 1-2 (внутренняя работа компрессора) вычисляется по формуле

Работа расширения в процессе 3-4 (внутренняя работа турбины)

Степень необратимости процесса расширения 1-2 характеризуется внут­ренним относительным КПД компрессора

(9.3)

Степень необратимости процесса расширения 3-4 характеризуется внутренним относительным КПД турбины

. (9.4)

Работу действительного цикла называют внутренней работой цикла

Теплота, подводимая в действительном цикле, равна

Эффективность действительного цикла характеризуется внутренним КПД, определяемым следующим образом:

(9.5)

где -отводимая теплота в действительном цикле. Внутренний КПД цикла учитывает потери от необратимости процессов сжатия и расшире­ния, а также потери тепла, уносимые с отработавшими газами ( ). Все эти потери существенно возрастают с увеличением степени повышения давления воздуха в компрессоре β=p₂/p₁.

Потери теплоты в камере сгорания учитывает ее КПД:

(9.6)

где q′- кДж/кг – теплота, выделившаяся при сгорании топлива в расчете на 1 кг образовавшихся продуктов питания.

Механические потери (потери на трение) учитываются механическим КПД компрессора ( ) и механическим КПД турбины ( ).

Работа на валу ГТД (переданная потребителю) называется эффективной и рассчитывается по формуле

Все потери в ГТД учитывает эффективный КПД:

(9.7)

где Вт – эффективная мощность; G, кг/с – расход рабочего тела; В, кг/с – расход топлива; , Дж/кг – теплотворная способность топлива.

На рисунке 9.5 представлена графическая зависимость и .

Оптимальный интервал значений β, при которых имеет максимум, составляет β=4…6. При более высоких значениях β снижается из-за резкого увеличения потерь от необратимости процессов сжатия и расширения рабочего тела.

Для ГТД с циклом Брайтона %.

С помощью коэффициентов полезного действия можно рассчитать составляющие уравнение теплового баланса ГТД

(9.8)

где – потери тепла в камере сгорании;

- потери тепла с уходящими газами;

механические потери в компрессоре;

- механические потери в турбине