Теоретические основы теплотехники - 69 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

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)
Из формулы видно, что эффективность цикла повышается с увеличением β, однако в реальных установ-
ках эта величина не превышает значений 4 … 6, поскольку при еще больших значениях, как это видно
из приведенных выше формул, максимальная температура цикла Т
3
повышается до 1100 .. 1200 °С, и это
составляет практический предел жаропрочности лопаток турбины.
Понимание того, что изохорное сгорание всегда эффективнее, чем изобарное, привело к созданию
импульсных газотурбинных установок, в которых удается организовать сгорание топлива при v = const.
Схема такой ГТУ приведена на рис 1.72. Достигается это благодаря наличию специальных клапанов 1 и
2. Цикл организован следующим образом. Клапаном 2 закрывается выход газа на турбину, после чего
при открытых еще клапанах 1 в камеру сгорания через сопло и форсунку подаются определенные пор-
ции сжатого в компрессоре воздуха и распыленного топлива. Далее клапаны 1 тоже закрываются, с по-
мощью электрической свечи поджигается горючая смесь и происходит сгорание. Когда сгорание закан-
чивается и давление в камере сгорания заметно увеличивается, открывают клапан 2 и продукты сгора-
ния попадают на лопатки турбины. Как только импульс давления срабатывается, клапан 2 снова закры-
вают и цикл повторяется.
На рис. 1.73 приведена p–v диаграмма импульсной ГТУ. Если сопоставить (аналогично тому, как
это сделано при анализе циклов поршневых ДВС) эффективность рассмотренных установок, то легко
убедиться, что импульсная ГТУ обеспечивает большую эффективность.
Основным параметром таких установок, кроме степени повышения давления в компрессоре β, явля-
ется степень повышения давления в камере сгорания λ = р
3
/ р
2
. Давление и температура в точке 3 нахо-
дятся при этом по-другому.
р
3
= λ р
2
и Т
3
= λТ
2
.
Термический КПД идеального цикла (при адиабатных процессах 1–2 и 3–4) рассчитаем подробно,
учитывая, что при этом
kk
TT
)/(1
12
−
β=
и
1
p
v
2
4
n
1
n
2
p
p
2
1
=β
p
p
3
2
=λ
3
3
п
•
•
•
•
•
Рис. 1.73 р–v диа-
грамма

Страницы