Цикл Брайтона с регенерацией теплоты

Регенерация теплоты является одним из способов увеличения термического КПД цикла. На рис. 6.10 показана принципиальная схема ТВД с регенерацией теплоты. Основное отличие этого двигателя от ГТД, рассмотренных выше, состоит в том, что в нём имеется теплообменник (ТО), в котором выходящие из турбины (Т) газы передают часть своей теплоты воздуху, поступающему в теплообменник из компрессора (К). Подогрев воздуха в теплообменнике уменьшает количество теплоты, которое необходимо подвести к нему в камере сгорания (КС) для обеспечения заданной температуры цикла . Очевидно, регенерация теплоты возможна только при условии, что температура газа за турбиной больше температуры воздуха за компрессором (

Идеальный цикл такого двигателя составляют следующие процессы

(рис. 6.11):

Рис. 6.10. Схема ТВД с регенерацией тепла	Рис. 6.11. Цикл ТВД с регенерацией тепла

1) процесс 1-2 - адиабатное сжатие во входном устройстве (ВХ) и компрессоре (К);

2) процесс 2-2 - изобарный подвод теплоты q к воздуху в теплообменнике (ТО);

3) процесс 2 - 3 -изобарный подвод теплоты q в камере сгорания (КС);

4) процесс 3-4 -адиабатное расширение в турбине (Т);

5) процесс 4-4 - изобарный отвод теплоты q от горячего газа в теплообменнике (ТО);

6) процесс 4 -1 - изобарный отвод теплоты q в атмосферу.

В Т, s- координатах количество теплоты , отдаваемой газом в теплообменнике, эквивалентно площади c4 4d, а такое же количество теплоты, получаемой в теплообменнике воздухом, - площади a2 2 b. Очевидно, что эти площади равны.

Максимальная температура, до которой может быть нагрет воздух в теплообменнике, равна температуре газа за турбиной (). В этом предельном случае в регенерации участвует максимальное количество теплоты

Степенью регенерации называется отношение действительного количества теплоты, участвующей в регенерации, к максимально возможному:

В реальных ГТД с регенерацией теплоты <1.

Термический КПД рассматриваемого цикла определяется по известному выражению .

Применение регенерации, как видно из рис. 6.11, уменьшает теплоты и на одно и то же значение . Но так как q < q , то это уменьшение приводит к снижению отношения /q , т.е. к увеличению . Таким образом, при равных параметрах цикла двигатель, в котором реализован цикл Брайтона с регенерацией теплоты, имеет более высокое значение термического КПД и, следовательно, лучшую экономичность, чем двигатель без регенерации.