Оглавление:
Газотурбинные установки
- Газотурбинная установка (ГТУ) Основными недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания являются их ограниченная мощность и невозможность адиабатического расширения рабочего тела до атмосферного давления. Эти недостатки отсутствуют в газотурбинных установках, где рабочая жидкость представляет собой продукт сгорания жидкого или газообразного топлива. Горячая и под
высоким давлением рабочая жидкость направляется из камеры сгорания в сопло, где она расширяется на лопатках газовой турбины и поступает с высокой скоростью, а ее кинетическая энергия используется для получения механической работы. перед поршневыми двигателями. Газовые турбины относительно легки, малы по размеру, не имеют возвратно-поступательных частей и могут работать на высоких скоростях с
ГТУ имеет много важных преимуществ Людмила Фирмаль
большой удельной мощностью. Однако многие важные задачи необходимо решать при создании больших стационарных газовых турбин. Во-первых, чтобы повысить тепловой КПД цикла установки, необходимо значительно повысить начальную температуру газа перед турбиной. Это требует создания новой жаропрочной стали, которая может стабильно работать в течение длительных периодов при самой высокой температуре. Водяное или газовое охлаждение,
используемое в настоящее время для элементов газовой турбины, работающих в горячей области, является ненадежным и конструктивно сложным. «» Также существует необходимость решения проблемы создания компактного регенеративного газо-воздушного теплообменника. Это неотъемлемая часть современных экономичных газовых турбин, как это ясно из подробного описания.
- Большое значение для эффективности газотурбинной установки имеет повышение эффективности работы компрессоров, включенных в план установки. Фактически, приблизительно 75% производительности газовой турбины расходуется на работу компрессора, поэтому общий эффективный КПД газовой турбины в основном определяется полной работой компрессора. В целом, газовые турбины являются перспективными двигателями, и их
внедрение в широкий спектр отраслей промышленности является одной из важных задач развития советской энергетики. ГТУ может справиться со сгоранием топлива при постоянном давлении и постоянном объеме. циклы, которые подают тепло в процесс при постоянном давлении и постоянном объеме. Цикл ГТУ с подачей тепла в процессе
Соответствующий идеальный цикл делится на Людмила Фирмаль
дноуглубительных работ p = ‘const На рисунке 18-1 показана простейшая газовая турбина со сгоранием топлива при p = const. Воздух из турбонагнетателя 4 и топливо из топливного насоса 5 непрерывно поступают в камеру сгорания через форсунки 6 и 7. Продукты сгорания направляются из камеры сгорания в композитное сопло 2. 2 в атмосферу. Из продуктов Oopl 1. \ Горение приходит на лезвие Турбина 3 вызывается и сбрасывается из выхлопной трубы в
атмосферу. ^ На рисунках 18-2 и * 18-3 показан идеальный цикл для установки газовой турбины на диаграммах ri и 7 s, где подвод тепла равен p = const. В этом цикле отвод тепла от рабочей жидкости составляет пс. 18-1 не сделан из такого хора Изобарические, образующиеся в двигателе внутреннего сгорания. В поршневом двигателе количество газа во время расширения ограничено количеством цилиндров. В газовых турбинах такого ограничения нет, и газ может расширяться до атмосферного давления. Рабочая
жидкость с начальным параметром plt vlt 7 \ сжимается до точки 2 вдоль изоляции 1-2. Из пункта 2 Рисунок 18-2 Рис. 18-3 Второе количество тепла qx изобарической линии составляет 2-3. Затем рабочая жидкость расширяется до начального давления вдоль изоляции 3-4 и возвращается в исходное состояние вдоль изобары 4-1, но тепло dg отводится. Характеристики цикла следующие. Степень повышения давления в компрессоре p = pjpi и степень изобарного расширения p = t) d / v2. Количество подводимого тепла определяется
по формуле qx = Cp (G3-7 ), а количество отводимого тепла — согласно следующей формуле: Q * = ‘p (T, -Tx). Тепловая эффективность цикла tli = 1 до qjqi-1-cp (7 * 4-TJ / Cp (Ha- = «1- (T4-TJ / (T3-T2)). Температуры Tb G3 и G4 являются исходной «температурой рабочей жидкости 7 \: Для изоляции / -2 Изобар 2-3 Td / T, -o3 / y2-p; G3-G2r; G3 = TJWp; Для Адиабаты. tLz = (PM <* — 1) / l = (PiW-1) / k = (Pi / Pi P) <* ~ 1 -1 ‘) / l_; -p <* — m / * p__L_-t1 p. , Подставляя полученное значение температуры в
формулу тепловой эффективности, ■ 1__7 * 1 П-Л. __Р — О себе 1/1 «7474P —ж1> / * ^ — ‘^ (P-1). Или 1) t = 1-l / p ** — 1) / . «» Тепловая эффективность газотурбинной установки, которая подает тепло при постоянном давлении, зависит от степени увеличения давления p и адиабатического индекса k и увеличивается с этими значениями. Рекомендуется, чтобы отработавший газ направлялся в
теплообменник после газовой турбины для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, или когда общественное оборудование должно получать горячую воду, пар и т. Д. Диаграмма КПД цикла газотурбинной установки с подачей тепла 7b. Постоянное давление определяется из соотношения площадей (рис. 18-3): ■ T1 <= (пл. 5236-пл. 5146) / пл. 5236 = пл. 1234 / пл: 5236. При рассмотрении
фактической работы газовой турбины потери из-за необратимости процессов турбокомпрессора и газотурбинного двигателя должны рассматриваться отдельно. — Поскольку фрикционная работа превращается в тепло и распознается рабочей жидкостью, хроническое потребление энергии компрессором сопровождается повышением температуры рабочей жидкости, что, в свою очередь,
приводит к увеличению работы, затрачиваемой на сжатие воздуха. (Игнорировать внешнюю среду из-за потери тепла EO). На рис. 18-4 показано, что теоретический цикл газотурбинной установки, которая подает тепло до p = const в Ts-диаграмме, показывает табл. 12341, фактический цикл — пл. 12’34’1, где линия 1-2 — адиабата условного необратимого сжатия компрессора, а линия 3-4 ‘- адиабата условного необратимого расширения турбины. Теоретическая компрессия на компрессоре равна / al-l2-ht- ‘, а фактическая /? = ир-илил ti = Id / LaNd- «2- Где т | ад — восторженная эффективность
турбокомпрессора. Ladd = ( 2-чч- В настоящее время m ^ g достиг 0,8-0,85. Расширение газа в секции потока турбины включает потери на трение вокруг сопел, лопаток и вихрей потока, что приводит к преобразованию некоторой кинетической энергии рабочего тела. Тепло и энтальпия газа на выходе из турбины / 4 ‘больше, чем энтальпия процесса обратимого расширения. Отношение фактической работы внутри фактического расширения турбины к теоретической работе идеальной турбины называется внутренней
относительной эффективностью газовой турбины. Lturb = IVU = dz-U’Ws- (18-3) Чем лучше проточная часть турбины, тем ниже потери из-за трения газа и турбулентности, и тем выше Lturb * Lturb = -OD для современных турбин Фактическая полезная работа / д, полученная с газотурбинной установкой, равна разнице между фактической работой расширения и сжатия. Я = (h- ^ LhurbLmeh- ^ Lad. Timcx — это
механическая эффективность Отношение эффективной работы / д газотурбинной установки к потреблению тепла qln называется эффективной эффективностью газотурбинной установки. (18-2) равных Рис. 18-4 U) Lturb Lmeh- (‘2- ад (18-4) Б д — «2» Подробный анализ полученных уравнений можно найти в специальной литературе по газотурбинным установкам.
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
