Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И. - 25 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

Рис. 3.1. Схемы газотурбинных установок:

а – простейшая; б – с регенератором; в – одновальной многоагрегатной ГТУ;

г – двухвальной; д – с разрезным валом; е – двухвальной многоагрегатной ГТУ с регенерацией, промежуточ-

ном охлаждением воздуха и

впрыском воды в камеру сгорания

T–s диаграмма цикла такой ГТУ приведена на рис. 3.2. В первом приближении процессы сжатия воздуха в

компрессоре 1–2 и расширения в продуктов сгорания в турбине 3–4 считают адиабатными, а процесс горения

топлива в камере сгорания – изобарным (или изохорным, если используются более сложные по конструкции

камеры сгорания с выпускными клапанами). Для упрощения термодинамического анализа и, не вводя существен-

ных погрешностей, процесс отвода тепла q

в окружающую среду заменяется условным изобарным процессом 4–

Основными характеристиками такого цикла принято считать степень повышения давления в компрессоре

λ = p

вых

/ p

вх

и степень предварительного расширения в камере сгорания ρ = v

/ v

Сравнительно низкий КПД простейших схем объясняется тем, что отработавшие газы покидают турбину

при достаточно высокой температуре (350…450 °С) и уносят с собой большое количество теплоты. Чтобы по-

лезно использовать часть этой теплоты, отработанные дымовые газы сначала направляют в специальный тепло-

обменник, называемый регенератором Р, в котором часть тепла отработанных газов передаётся сжатому в ком-

прессоре воздуху по пути его в камеру сгорания. Такой предварительный нагрев приводит к повышению тем-

пературы в камере сгорания, а значит и к повышению КПД установки (см. рис. 3.1, б).

Чтобы уменьшить температурные и механические напряжения в основных деталях при большой единич-

ной мощности турбины, а также чтобы приблизить термодинамический цикл ГТУ к циклу Карно, её делают

многоагрегатной, как показано это на рис. 3.1, в. В простейшем случае сжатие воздуха организуют в нескольких

последовательно установленных компрессорах низкого, среднего и высокого давлений, применяя промежуточ-

ное охлаждение между ними. Аналогично реализуется и другая часть схемы: топливо сжигается в отдельных

камерах сгорания (КС1, КС2 и КС3) и после этого подаётся в отдельные турбины высокого, среднего и низкого

давления. При этом в каждую из камер сгорания подаётся лишь часть от общего расхода топлива, необходимо-