2015-05-05
2891
На рисунке 18-5 дана схема ГТУ со сгоранием топлива при постоянном объёме. В этой установке сжатый в турбокомпрессоре 6 воздух поступает из ресивера (сосуда большой ёмкости для выравнивания давления) 7 через воздушный клапан 8 в камеру сгорания 1. сюда же топливным насосом 5 через топливный клапан 9 попадает жидкое топливо. Продукты сгорания, пройдя через сопловый клапан 2, расширяется в сопле 3 и приводят во вращение ротора газовой турбины.
Для осуществления периодического процесса горения необходимо подавать воздух и топливо через управляемые клапаны 8 и 9 в определённые периоды времени. Процесс горения проходит при закрытых клапанах 2 и 8. Воспламенение топлива происходит от электрической искры. После сгорание топлива давление в камере 1 повышается, открывается сопловый кран 2, и продукты горения направляются в сопло 3,
где и расширяются до конечного давления. (1)
Диаграммы идеального цикла ГТУ при v=const.
На рисунках 18-6 и 18-7на PV и TS диаграммах изображён идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при v=const. Рабочее тело с начальными параметрами v1,p1,T1 сжимается по адиабате 1-2 до точки 2, давление в которой определяется степенью повышения давления. Далее по изохоре 2-3 к рабочему телу подводится некоторое количество теплоты q1,затем рабочее тело расширяется по адиабате 3-4 до начального давления (точка 4) и возвращается в первоначальное состояние по изобаре 4-1,при этом отводится теплота q2.
Характеристиками цикла являются степень повышения давления в компрессоре 
и степень добавочного повышения давления 
.
Количество подводимой теплоты определяется по формуле
А количество отводимой теплоты
Подставим значение q1 и q2 в выражение для термического КПД цикла, получим
Выразим температуры Т2,Т3,Т4 через начальную температуру рабочего тела Т1:
Для адиабаты 1-2
Для изохоры 2-3
Для адиабаты 3-4
Подставим полученные значения температур в выражение для термического КПД цикла. Тогда
Или
(1)
Выводы
1) Термический КПД газотурбинной установки с подводом теплоты при v=const зависит от степени повышения давления β, показателя адиабаты k и от степени добавочного повышения давления λ.
2) На TS-диаграмме КПД цикла ГТУ с подводом теплоты при v=const определятся из соотношений площадей подведённой и отведённой теплоты (рисунок 18-7)
ηt= (пл 5236 – пл 5146)/пл 5236 = пл 1234/пл 5236.
Сравнение циклов ГТУ
На рисунке 18-8 представлены циклы ГТУ при одинаковых степенях повышения давления и одинаковых максимальных температурах. Из рисунка видно, что цикл ГТУ c изохорным подводом теплоты имеет больший КПД.
Действительно, из рисунка 18-8 видно, что в цикле с подводом теплоты при v=const среднеинтегральная температура подвода теплоты Т’v будет выше, а среднеинтегральная температура отвода теплоты Т”v ниже, чем в цикле с подводом теплоты при p=const:
Сравнение циклов ГТУ при разных степенях повышения давлений и одинаковых максимальных температурах подтверждают вывод, что цикл с подводом теплоты при p=const будет иметь больший КПД, чем цикл с подводом теплоты v=const, т.е. КПД определяемый по среднеинтегральным температурам, даёт большее значение для цикла ГТУ с подводом теплоты при p=const (рис. 18-9):
(1)
