Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты и регенерацией
Для повышения термического к.п.д. применяются различные методы. Одним из них является регенерация. Т.к. газ, прошедший через рабочие органы турбины и выбрасываемый в атмосферу, имеет более высокую температуру, чем воздух, поступающий в камеру сгорания после сжатия в компрессоре, то это дает возможность усовершенствовать работу установки путем использования теплоты уходящих газов для предварительного подогрева воздуха перед подачей его в камеру сгорания. Этот предварительный нагрев рабочего тела путем отнятия тепла от тела, уже совершившего цикл, называется регенерацией. В этом случае средняя температура подвода тепла будет больше, а средняя температура отвода тепла будет меньше, чем в цикле без регенерации, поэтому htp > ht. Представим схему ГТУ со сгоранием при p = const и регенерацией
Цикл ГТУ с регенерацией (рис. 14.4) состоит из следующих процессов: При полной (идеальной) регенерации температура воздуха после регенератора Т5 = Т4 - температуре газов после турбины, а температура газов после регенератора Т6 = Т2 - температуре воздуха на входе в регенератор. В действительных установках вследствие ограниченных размеров теплообменников должна существовать конечная разность температур между нагреваемым воздухом и охлаждаемыми газами. Поэтому нагреваемый воздух будет иметь температуру Т5¢, меньшую Т5 горячих газов, а охлаждаемые газы Т6¢ - более высокую, чем Т6. Полноту регенерации в действительных условиях оценивают коэффициентом s, называемым степенью регенерации: . Чем больше будет значение s, тем полнее в цикле осуществляется регенерация и тем в большей степени используется теплота отработавших газов. При s = 0 установка работает без регенерации, при s = 1 - с полной (идеальной) регенерацией. На практике s = 0,5 - 0,7. Найдем термический к.п.д. регенеративного цикла htp. Для этого вначале определим q1 и q2 q1 = cp(T3 - T5¢) = cp(T3 - T2) - cp(T5¢ - T2). Так как Т5¢ - Т2 = s(Т5 - Т2) = s(Т4 - Т2), то получим q1 = cp[ (T3 - T2) - s (T4 - T2) ]. q2 = cp(T6¢ - T1) = cp(T4 - T1) - cp(T4 - T6¢). По смыслу тепло срs (Т4 - Т2), воспринимаемое воздухом от газов, должно быть равно теплу ср(Т4 - Т6¢), отдаваемому газами воздуху, т.е. cp(T4 - T6¢) = срs (Т4 - Т2), тогда q2 = cp[ (T4 - T1) - s (T4 - T2) ]. Подставим сюда значения температур Т2; Т3 и Т4, найденные в п.14.2: ; ; . Получим . Окончательно получим . (14.2) Анализ формулы (14.2) показывает, что htp увеличивается с ростом b и s. При s = 0 формула (14.2) принимает вид , т.е. получим ht без регенерации. При s = 1 получим . ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|