Энергетические характеристики цикла
Количество подведенной за цикл теплоты:
Количество отведенной за цикл теплоты:
Цикловая работа:
Тогда термический КПД этого цикла:
Запишем уравнение адиабаты в следующей форме:
Отсюда степень повышения давления в компрессоре равна 
, а степень сжатия 
Тогда 
Из формулы следует, что термический КПД ГТУ при данном рабочем теле и постоянном значении k зависит только от степени повышения давления в компрессоре, причем с ростом pk термический КПД цикла растет.
Способы повышения КПД ГТУ
Несмотря на то, что увеличение pk благоприятно сказывается на экономичности газотурбинной установки, повышение этой величины приводит к увеличению температуры газов перед рабочими лопатками турбины. Величины этой температуры лимитируются жаропрочностью сплавов, из которых изготовлены лопатки. В настоящее время максимально допустимая температура газов перед турбиной составляет 800 - 1000° С, и дальнейшее повышение температуры может быть достигнуто только при применении новых жаропрочных материалов и внедрении конструкций турбин с охлаждаемыми лопатками.
С целью повышения термического КПД часть теплоты, выбрасываемую в атмосферу, можно использовать повторно. Рассмотрим способ повышения КПД с применением регенерации теплоты.
Цикл ГТУ с регенерацией теплоты
Регенерация теплоты - подогрев воздуха после компрессора выхлопными газами - возможна при условии, что 
.. Для этого в схему установки необходимо ввести дополнительное устройство – теплообменник. Схема и тепловая диаграмма ГТУ с регенерацией теплоты представлены на рис. 12, 13. Воздух из компрессора направляется в теплообменник, где он получает теплоту от газов, вышедших из турбины. После подогрева воздух направляется в камеру сгорания, где для достижения определенной температуры он должен получить меньшее количество теплоты сгорания топлива.
|
|
|
Рис. 12. Схема ГТУ с регенерацией теплоты (ТО – теплообменник)
Рис. 13. Тепловая диаграмма ГТУ с регенерацией теплоты
В процессе 4-5 продукты сгорания охлаждаются в теплообменнике и эта теплота передается воздуху в процессе 2-6. Количество теплоты регенерации рассчитывается по формуле:
.
При полной регенерации (идеальном теплообменнике) воздух можно нагреть до температуры T6, равной температуре T4, а продукты сгорания охладить до температуры T5, равной температуре воздуха T2.
Работа цикла остается прежней, а количество подведенной теплоты уменьшается; теперь теплота qp1 подводится в камере сгорания только в процессе 6-3.
Термический КПД цикла в этом случае равен:
|
|
|
В реальных условиях теплота регенерации передается не полностью, так как теплообменники не идеальные. Нагрев воздуха осуществляется до точки 6', а продукты сгорания охлаждаются до точки 5′. В этом случае термический КПД должен учитывать степень регенерации, определяемую как отношение количества теплоты, переданного воздуху, к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано при охлаждении газов до температуры воздуха:
.
Величина степени регенерации определяется качеством и площадью рабочих поверхностей теплообменника (регенератора). С учетом степени регенерации теплота регенерации равна
Термический КПД цикла с учетом степени регенерации:
В настоящее время регенерация теплоты в основном находит применение в стационарных установках из-за большого веса и габаритов регенератора.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 482; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!