Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 45 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Конечно же, наиболее ценные результаты дает сопоставление циклов при одинаковых максимальных температурах и
одинаковых расходах топлива (одинаковых количествах подводимого за цикл тепла). Однако сделать это с помощью
T–s
диаграммы практически невозможно, ибо пришлось бы так подбирать количества отводимого тепла, чтобы площади каждого
из сравниваемых циклов были одинаковы. Однако такой анализ может быть легко проведен численным способом на
компьютере [12].
1.7.4 Циклы газотурбинных установок
У всякой пташки свои замашки
Русская поговорка
азотурбинные установки (ГТУ) также относятся к двигателям внутреннего
сгорания. Упрощенная схема проточной ГТУ приведена на рис. 1.70. Здесь
жидкое топливо впрыскивается, распыливается и сгорает в специальной камере
сгорания
3, откуда продукты сгорания через сопловой аппарат направляются на
лопатки турбины
5. На одной оси 4 с турбиной устанавливают турбокомпрессор
6, подающий воздух в камеру сгорания, и топливный насос 1, обеспечивающий
необходимые давление и расход топлива. Жидкое топливо впрыскивается и
распыливается через форсунку, воздух направляют в камеру сгорания через
специальное сопло. Образующаяся в результате разложения и испарения
топлива горючая смесь поджигается с помощью специальной электрической
свечи
2.
При непрерывной работе всех агрегатов в камере сгорания обеспечивается сжигание топлива при
p = const и такие
установки называют проточными. Отдав в турбине большую часть своей энергии, продукты сгорания выбрасываются в
атмосферу, унося с собой теплоту
q
2.
Так что и здесь в действительности нет замкнутого цикла. Идеализируя картину, это
отвод тепла заменяют равновесным изобарным процессом, замыкая тем самым цикл.
р–v диаграмма такого цикла показана на рис. 1.71. Как и у обычных компрессоров, процесс сжатия 1–2 протекает по
политропе с показателем
n
1
, лежащем в интервале 1 … k, но ближе к единице. Далее следует процесс сгорания 2–3, в
результате которого подводится тепло и объем рабочего тела существенно увеличивается. Процесс расширения в турбине
тоже политропный с показателем
n
2
(1 < n
2
< k, но n
2
ближе к k). Замыкает цикл процесс отвода тепла 4–1.
Основными характеристиками цикла, определяющими его эффективность, кроме показателей политроп
n
1
и n
2
,
являются степень повышения давления в компрессоре
β = р
2
/ р
1
и степень предварительного расширения газа в камере
сгорания
ρ = v
3
/ v
2
. Обычно известны также давление и температура газа на входе в компрессор р
1
и Т
1
.
Параметры газа в узловых точках цикла находят по формулам, связывающим их в политропном и изобарном процессах:
1
1
1
p
RT
v =
; p
2
= β p
1
;
1
)/( nn
TT
1
12
1
−
β= ;
2
2
2
p
RT
v =
; p
3
= p
2
; v
3
= ρ v
2
;
T
3
= ρT
2
; p
4
= p
1
;
2
)/-( nn
TT
1
34
2
−
β= ;
4
4
4
p
RT
v =
.
Работа и тепло в каждом из процессов рассчитывается по известным для этих процессов формулам:
()
11
1
1
1
1
1
1
nn
RT
n
l
)/(
2-1
−
β−
−
=
;
)(
12
1
1
21
1
2
1
TT
n
kn
cq
t
t
vm
−
−
−
=
−
; l
2-3
= p
2
(v
3
– v
2
);
)(
2332
3
2
TTcq
t
t
pm
−=
−
;
(
)
22
1
3
2
1
1
1
nn
RT
n
l
)/(-
4-3
−
β−
−
=
;
)(
34
2
2
43
1
4
3
TT
n
kn
cq
t
t
vm
−
−
−
=
−
; l
4-1
= p
1
(v
4
– v
1
); )(
4114
4
1
TTcq
t
t
pm
−=
−
.
Теперь находим термический КПД цикла
4332
4
1
−−
=
+
=η
∑
qq
l
i
i
t
.
Если же полагать, что процессы сжатия в компрессоре и расширения в турбине протекают адиабатно, то после несложных
замен и преобразований для термического КПД получим формулу
kk
t
/)(
ид
1
1
1
−
β
−=η
. (1.55)
Г
1
p
v
2
4
n
1
n
2
p
p
2
1
=β
v
v
3
2
=ρ
3
q
2-3
q
4-1
••
••
Рис. 1.71 р–v диаграмма
проточной газотурбинной
установки

Страницы