2020-04-07
923
В зависимости от организации процесса горения в КС различают два типа ГТУ.
1) ГТУ непрерывного действия, в котором сжигание топлива осуществляется при 
2) Пульсирующие ГТУ, в которых сжигание топлива производится при 
ГТУ непрерывного действия () (рис 55, 56)
Рисунок 55 – Схема ГТУ непрерывного действия
В КС через форсунки непрерывно подается воздух из турбокомпрессора (3) и топливо из топливного насоса (4). Из КС ПС направляются в комбинированное сопло, в котором рабочее тело расширяется до 
. Из сопла ПС поступают на лопатки газовой турбины, а затем выбрасываются в атмосферу через выхлопной патрубок.
Рис 56 – рабочая и тепловая диаграммы цикла ГТУ непрерывного действия
На рабочей диаграмме:
1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела, соответствующее реальному процессу сжатия воздуха в компрессоре
– располагаемая работа компрессора
2-3 – изобарный процесс подвода тепла (процесс горения в КС)
3-4 – адиабатный процесс расширения рабочего тела до давления окружающей среды (процесс расширения ПС в сопловом аппарате ГТУ)
|
|
|
– располагаемая работа турбины
4-1 – условный замыкающий процесс изобарного отвода тепла в окружающую среду.
Работа цикла – 
, где 
, 
– работа турбины и работа компрессора. Мощность установки 
, где 
– мощность турбины, 
– мощность компрессора.
Основным недостатком является, то что значительная часть (70 %) мощности необходимо затрачивать на привод компрессора.
Исходными данными для термодинамического расчета цикла ГТУ являются:
1) параметры рабочего тела (
, 
, 
);
2) 
– степень сжатия воздуха в компрессоре (характеристика компрессора);
3) 
– степень предварительного расширения при изобарном подводе тепла;
4) параметры рабочего тела на входе (например 
, 
);
5) значения КПД (
, 
, 
).
I) Определение параметров в характерных точках
1 
2 адиабатный процесс
Þ 
Þ 
3 изобарный процесс
;
Þ 
;
;
4 адиабатный процесс
Þ 
II Расчет теплоты
подведенная теплота
отведенная теплота
|
|
|
III Термический КПД цикла
IV Работа цикла
;
;
;
V Определение основных размеров
;
;
Идеальный цикл пульсирующего ГТУ (
) (рис 57, 58)
Эти ГТУ отличаются от газотурбинных установок непрерывного действия устройством КС
Рисунок 57 – схема пульсирующего ГТУ
В такой установке сжатый в турбокомпрессоре воздух поступает из ресивера через клапан в КС. Сюда же топливным насосом через клапан подается жидкое топливо. ПС пройдя через сопловой клапан, расширяются в сопле и приводят во вращение ротор газовой турбины. Для осуществления периодического процесса горения необходимо подавать воздух и топливо через управляемые клапана в определенные периоды времени.
Процесс горения производится при закрытых впускных топливных и выпускном сопловом клапане. Воспламенение топлива происходит от электрической искры.
После сгорания топлива давление в КС повышается, открывается сопловой клапан и ПС направляются в сопло, где расширяются до давления окружающей среды.
Рисунок 58 – рабочая и тепловая диаграммы цикла пульсирующего ГТУ
На рабочей диаграмме:
1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела, соответствующее реальному процессу сжатия воздуха в компрессоре
– располагаемая работа компрессора
2-3 – изохорный процесс подвода тепла (процесс горения в КС)
3-4 – адиабатное расширение (процесс расширения ПС в сопловом аппарате турбины)
– располагаемая работа турбины
4-1 – условный замыкающий процесс изобарного отвода тепла в окружающую среду.
Работа цикла – 
, где 
, 
– работа турбины, работа компрессора и располагаемая работа при изохорном подводе тепла.
При анализе цикла должна быть известна или подведенная теплота 
или степень повышения давления 
при изохорном подводе тепла. 
зависит от рода топлива, от соотношения компонентов и от качества топливной форсунки.
Термический КПД такого цикла (подвод тепла при 
и отвод при 
)
для адиабаты 1-2
;
;
для изохоры 2-3
; 
;
;
для адиабаты 3-4
;
.
т.о.
– зависит от 
, 
, и увеличивается с возрастанием этих величин.
