Потери газотурбинных установок

Для адиабаты 1-2

T₂/T₁= (p₂/p₁)^(k-1)/k = β^(k-1)/k => T₂=T₁ β^(k-1)/k

Для изохоры 2-3

T₃/T₂= v₃/v₂ = p => T₃ = T₂p => T₃ = T₁ β^(k-1)/kp

Для адиабаты 3-4

T₄/T₃ = (p₄/p₃^)(k-1)/k = (p₁/p₂) ^(k-1)/k = (p₁/p₁β) ^(k-1)/k = 1/β^(k-1)/k =>

Подставляя полученные значения температур в уравнение для термического Кпд, получаем:

Или η_t=1-1/ β^(k-1)/k

На TS Диаграмме КПД цикла газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении определяется по формуле из соотношения площадей (Рисунок 18-3)

η_t= (пл.5236 – пл.5146)/пл.5236 = пл.1234/пл.5236 (1)

Потери газотурбинных установок

При рассмотрении работы ГТУ необходимо учитывать потери на необратимость процессов в турбокомпрессоре и в газовой турбине.

Расход энергии на трение в компрессоре влечёт за собой увеличение температуры рабочего тела, так как работа трения превращается в теплоту и воспринимается рабочим телом, а это приводи к увеличению работы, затраченной на сжатие воздуха.

Из рисунка 18-4 видно, что теоретический цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при p=const на TS-диаграмме изображается площадь 12341, а реальный цикл – пл12’34’1, где линия 1-2’ это условная необратимая адиабата сжатия в компрессоре, а линия 3-4’ это условная необратимая адиабата расширения в турбине.

Теоретическая работа сжатия в компрессоре равна , а действительная

или

Где - адиабатный КПД турбокомпрессора, равный отношению и достигает 80-95 %
Расширение газа в проточной части турбины сопровождается потерями о стенке сопл, лопаток и на завихрения потока, в результате чего часть кинетической энергии рабочего тела превращается в теплоту и энтальпия газа на выходе i4 будет энтальпия обратимого процесса расширения i₄. Теоретическая работа расширение в турбине равна

,а действительная работа расширения .\

Отношение внутренней действительной работы расширения реальной турбины к теоретической работе идеальной турбины называют внутренним относительным КПД газовой турбины

Чем лучше выполнена проточная часть турбины, чем меньше в ней потери от трения газа и завихрений, тем выше . У современных турбин Внутренний относительный КПД газовой турбины = 80-90%

Действительная полезная работы,которая может быть получена в газотурбинной установке, lд равна разности работ расширения и сжатия:

Где - механический кпд.

Отношение полезной работы ГТУ lд к количеству затраченной теплоты q1д называют эффективным КПД газотурбинной установки (1)

Выводы

1) Термический КПД газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении зависит от степени повышения давления β и показателя адиабаты k.возрастая с увеличением этих величин.

Отработавший газ после газовой турбины целесообразно направлять в теплообменный аппарат для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, или направлять для нужд коммунального хозяйства на получение горячей воды, пара и тд.

2) При рассмотрении работы ГТУ необходимо учитывать потери на необратимость процессов в турбокомпрессоре и в газовой турбине.

Расход энергии на трение в компрессоре влечёт за собой увеличение температуры рабочего тела, так как работа трения превращается в теплоту и воспринимается рабочим телом, а это приводи к увеличению работы, затраченной на сжатие воздуха.

3) На TS Диаграмме КПД цикла газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении определяется по формуле из соотношения площадей (Рисунок 18-3)

η_t= (пл.5236 – пл.5146)/пл.5236 = пл.1234/пл.5236

Циклы ГТУ с подводом теплоты при v=const.