Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты
Схема простейшей ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении изображена на рис. 14.1. Компрессор 2, приводимый в движение газовой турбиной 1, подает сжатый воздух в камеру сгорания 6, в которую через форсунку 7 впрыскивается жидкое топливо, подаваемое насосом 3, находящимся на валу турбины, из топливного бака 4. Продукты сгорания расширяются в сопловом аппарате газовой турбины и частично на лопатках ротора турбины и выбрасываются в атмосферу. Мощность, развиваемая турбиной, частично расходуется на привод компрессора и топливного насоса, а остальная часть потребляется электрогенератором 8 (или другим потребителем). Пуск установки осуществляется пусковым эл.двигателем 5.
Изобразим термодинамический цикл такой ГТУ в координатах p, u и T, s (рис. 14.2) Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре; 2-3 - изобарный подвод теплоты q1 в камере сгорания; 3-4 - адиабатное расширение рабочего тела в газовой турбине; 4-1 - изобарный отвод теплоты. Работа, совершаемая в турбине 1 кг газа lт при адиабатном расширении, будет равна разности энтальпий газа перед турбиной и после нее: lт = h3 - h4. Эта работа за вычетом работы, затрачиваемой на привод компрессора lк = h2 - h1, воспринимается потребителем и составляет работу цикла. lц = lт - lк = (h3 - h4) - (h2 - h1). С другой стороны, работу цикла можно найти как разность подведенного и отведенного тепла. lц = q1 - q2 = (h3 - h2) - (h4 - h1). При обоих подходах получаем один и тот же результат. Найдем термический к.п.д. цикла: ht = 1 - q2/q1. Подведенное и отведенное тепло будет q1 = cp(T3 - T2) и q2 = cp(T4 - T1). Тогда ht = 1 - cp(T4 - T1)/cp(T3 - T2). Параметрами цикла будут: - степень повышения давления при адиабатном сжатии в компрессоре; - степень предварительного расширения. Определим температуры газа в точках 2,3 и 4 через заданную температуру в точке 1. Из адиабаты 1-2 , откуда . Из изобары 2-3 , откуда . Из адиабаты 3-4 , откуда . Тогда . (14.1) Следовательно, ht цикла ГТУ с подводом теплоты при p = const является прямой функцией степени повышения давления b. Однако повышение b приводит к увеличению температуры газов перед рабочими лопатками турбины. Величина этой температуры лимитируется жаропрочностью сплавов, из которых изготовлены лопатки. В настоящее время максимально допустимая температура газов перед турбиной составляет 800 - 1000 оС. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|