Пример решения задачи

Схема и цикл простейшей ГТУ

В современных установках процесс подвода тепла (процесс сгорания) проходит, как правило, при p=const.

На рис. 8.5 изображены схема и цикл простейшей судовой ГТУ. Со сгоранием топлива при p =const внешний воздух засасывается турбокомпрессором (в точке 1) и адиабатно сжимается до давления р₂, после чего нагнетается в камеру сгорания. Туда же впрыскивается жидкое топливо, которое сгорая в обогащённой воздухом среде образует (при р=const) продукты сгорания высокой температуры (процесс 2-3). Продукты сгорания поступают в турбину, расширяются (при ) с понижением давления до атмосферного (процесс 3-4) и выбрасываются во внешнюю среду. Работа производится при расширении продуктов сгорания в турбине. Термодинамический принцип преобразования тепловой энергии в механическую такой же как и в ДВС.

Рис. 8.5. Схема и цикл судовой ГТУ

Важными характеристиками цикла являются: степень повышения давления в компрессоре и степень изобарного расширения . В газовой турбине возможно полное расширение газа до атмосферного давления, что увеличивает термодинамический кпд .

Учитывая соотношения для адиабат 1-2 и 3-4 можно записать

и отсюда

Тогда значение термодинамического кпд

(8.11)

Анализируя зависимость (8.11) можно увидеть, что термодинамический кпд повышается при увеличении степени сжатия.

Для идеального цикла ГТУ с изобарным подводом тепла определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество отводимой теплоты, работу цикла и термический КПД цикла, если начальные параметры рабочего тела (воздуха) p1 = 0,1 МПа, t1 = 27°C, степень повышения давления в компрессоре b=6. Количество подводимой теплоты q1 = 210 кДж/кг.

Цикл ГТУ изображен на рис. 8.5. Из соотношения для адиабатного процесса 1-2 определяем температуру в точке 2

К.