Рассмотрим работу простейшей замкнутой газотурбинной установки (ГТУ) без регенератора, схема которой имеем вид:
В «T-s» координатах процессы в элементах этой установки имеют вид в предположении, что процессы нагревания (1-2) и охлаждения (3-0) в установке изобарные; теплоемкость ср =const, трением в трубах пренебрегается, а рабочее тело – идеальный газ:
где 0-1 - процесс сжатия газа в компрессоре; 1-2 - процесс подвода теплоты; 2-3 - процесс расширения газа на турбине; 3-0 - охлаждение газа в холодильнике.
Полезная работа цикла ГТУ равна:
,
где и - внутренние относительные кпд турбины и компрессора соответственно.
При отсутствии потерь имеем:
,
.
При наличии эксергетических потерь:
,
.
Эксергетические потери на турбине:
.
Потери эксергии в холодильнике равны эксергии отходящих газов:
.
Потери эксергии в компрессоре:
.
Эксергетический кпд цикла ГТУ определяется как отношение полезной работы – lп к приращению эксергии рабочего тела Э 2- Э 1 в нагревателе
|
|
,
где - сумма эксергетических потерь во всех элементах ГТУ за исключение нагревателя; () – приращение эксергии рабочего тела в нагревателе, равное эксергии теплоты, полученной от рабочего тела:
.
Если нагревателем служит камера сгорания, то вводимая в ГТУ энергия есть эксергия топлива (ЭТ), равная высшей теплоте сгорания топлива (высшая теплота сгорания топлива – это сумма теплот горения и конденсации, а низшая теплота сгорания топлива не учитывает теплоту конденсации водяного пара. В цилиндре двигателя нельзя использовать теплоту конденсации).
При сжигании органических топлив в камере сгорания происходят потери эксергии, доходящие до 50% из-за низких допустимых температур по сравнению с температурой сгорания. Эта разница температур эквивалентна необратимому процессу теплообмена между источником теплоты и рабочим телом при такой же разности температур.
Список литературы
1. Лещенко Е.П. Термодинамика химически реагирующих систем. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 1991
2. Техническая термодинамика. Учебник. Под редакцией В.И. Крутова. М.: Высшая школа, 1991
3. Исаев С.И. Термодинамика. Учебник. М.: Изд. МГТУ, 2000
4. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочник в 4-х томах. Под редакцией В.П. Глушко. М.: Наука, 1978-1982
5. Дзюбенко Б.В. Термодинамический расчет ракетного двигателя с учетом одной химической реакции. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 1997
6. Дзюбенко Б.В. Термодинамический расчет ракетного двигателя. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 2001
7. Базаров И.П. Термодинамика. Учебник. М.: Высшая школа, 1991
8. Кошкин В.К., Михайлова Т.В. Термодинамическая теория истечения газов и паров. Процесс дросселирования. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 1983
|
|
9. Кошкин В.К., Михайлова Т.В. Термодинамика реальных газов и паров. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 1982
10. Кошкин В.К., Михайлова Т.В. Термодинамические циклы авиационных двигателей. Учебное пособие. М.: Изд. МАИ, 1980
11. B. Dzyubenko, G. Dreitser. Specific Features of Course of Thermodynamics with Use of Property Lists of Individual Substances. Journal “Aviation”, 2003. Vol. VII, No2, pp.9-15. Vilnius “Technica” 2003, ISSN 1648-7788