Существуют некоторые возможности повышения экономичности ГТУ:
1) применение регенерации теплоты уходящих газов;
2) применение ступенчатого сжатие воздуха с промежуточным охлаждением;
3) применение ступенчатого расширения с промежуточным подводом теплоты;
4) использование сложных и многовальных схем ГТУ, позволяющих повысить экономичность ГТУ на частичных нагрузках;
5) применение комбинированных установок, работающих по парогазовому циклу и с поршневыми камерами сгорания.
Схема ГТУ с регенераций теплоты отходящих газов.
Применение регенерации теплоты уходящих газов
Заключается в использовании теплоты уходящих газов для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.
ОК |
ГТ |
П |
КС |
Р |
Д |
Ф |
Рис. 3.14. Схема ГТУ с регенеративным циклом |
Ф - фильтр для очистки воздуха
ОК - осевой компрессор
Р - регенератор
КС - камера сгорания
ГТ - газовая турбина
П - приемник энергии
Д - двигатель пусковой
Для осуществления регенерации воздух после компрессора ОК пропускается через регенератор Р, который представляет собой теплообменник поверхностного типа. В регенератор Р после газовой турбины ГТ отправляются и рабочие газы, которые отдают часть своей теплоты воздуху и затем удаляются в атмосферу.
|
|
Подогретый в регенераторе воздух подается в камеру сгорания.
T |
S |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
qкс |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
● |
5max |
5 |
6 |
a b c d |
Рис.3.15. Цикл ГТУ с регенерацией теплоты
1-2 -сжатие воздуха в компрессоре
2-5 - подвод тепла к воздуху в регенераторе
3-4 - расширение рабочего газа в турбине
4-6 - отвод теплоты от газов в регенераторе
6-1 - отвод теплоты в окружающую среду
Площадь Sa25b изображает на T-s диаграмме количество теплоты q1p , получаемое 1 кг воздуха в регенераторе.
Площадь Sc64d - количество теплоты q2p, отданное газами в регенераторе 1-му кг воздуха.
Если отсутствуют потери, то
.
Таким образом, количество теплоты, подводимое в камере сгорания qKC для доведения температуры продуктов сгорания до заданной, уменьшается. Это приводит к сокращению расхода топлива.
Воздух в регенераторе теоретически можно подогреть до
.
При этом воздух будет получать количество теплоты, равное q1 max.