Файл: Нигматулин И.Н. Тепловые двигатели учеб. пособие.pdf

нии технико-экономических расчетов

с учетом

величин Ти ц01, т) к ,

а также весо-габаритных показателей,

стоимости

регенератора и ком­

гидравлическим сопротивлениям на пути

движения

воздуха и газа,

а это соответствующим образом снижает

к.п.д. ГТУ.

При значитель­

кроме того, будут возрастать потери за счет дополнительных

гидрав­

лических

сопротивлений в

воздушном

тракте.

Поэтому

в

ГТУ

обычно применяется

двухступенчатое и

значительно

реже — трех-

и

более

ступенчатое

сжатие.

На рис. 2-7, а, б соответственно представлены

схема

и цикл

ГТУ

с

двухступенчатым

сжатием

воздуха

и регенерацией.

Атмо­

мается

до давления р*; температура его при этом

возрастает с Т3

до Т\.

Затем он направляется в воздухоохладитель

ВО, где охлажда­

в компрессор

К2, В котором сжимается до давления р 4 ;

температура

его повышается до Г 4 . После этого воздух проходит через

регенератор

Р, где подогревается от Т 4 до Т5 и поступает в камеру сгорания

КС.

Продукты

сгорания из КС при температуре Tt и давлении

р 4

на­

правляются в турбину

Т, а после расширения в ней до р 2 , Т2

через

регенератор Р удаляются в атмосферу.

На Т—s-диаграмме

(рис. 2-7, б) процесс сжатия воздуха в компрес­

соре Ki с учетом внутренних потерь изображается линией 3—4*,

а в

ются так же, как и в ГТУ с регенерацией.

Внутренний

к.п.д. ГТУ с

двухступенчатым сжатием воздуха и

регенерацией

-Чшл =

hlQo™ = [loS%i

— ( W ^ i + ^окг-Чг)]/^™,

(2-50)

где lt — внутренняя полезная

работа ГТУ, равная разности

между

прессорах Ki и К2\ q0xJl — удельное

количество тепла, подведенного

к камере сгорания; /о к 1 , ц к 1 и 10к2, г\к 2

— работа изоэнтропийного сжа­

Лог—соответственно работа изоэнтропийного

расширения

в

турбине

и к.п.д. турбины.

В соответствии с Т—s-диаграммой

(см. рис. 2-7, б)

работа

изоэн­

тропийного сжатия в компрессорах Ki и К2-

Ажх= ор (Г;-Т9)

=срТ3(Г;/Т3-1);

(2-51)

'ок2 = ср (т4 -

Ti) = срт; (T'jr;

- 1 ) .

•

(2-52)

Обозначим

степень повышения

давления

в первом

и

втором

компрессорах

соответственно

^ и f32:

Pi = Р*/р3 ,

Р2 =

р4 /р*,

(2-53)

точном

воздухоохладителе

между

компрессорами

Ki и К2, Pi — дав­

ление

после компрессора

К2-

а также 3*

и 4', лежащих на

линиях

Так

как для точек 3 и 4'*,

изоэнтропийного

сжатия,

можно

записать

Т'4'/Т3

= (р*/р3Г

=

и

TJT3 =

{pJp*T

= р*

(2-54)

то

после

подстановки

(2-54)

в

(2-51)

и (2-52)

имеем:

'ок1 = с „ 7 - , ( р « - 1 ) ;

(2-55)

'ок2 =

срГ3 (р« -

1).

(2-56)

Работа

изоэнтропийного расширения

в турбине

/о т

и удельное

количество

подводимого тепла с?01ГЛ:

'от = ср

(7\ -

Г2) = срТ1

(1 _

(2-57)

<7охл =

ср (7\ -

Т5 ) =

срТх (1 -

Ту 7\) (1/TjLc),

(2-58)

где

(3 = P4//J3 =

РлРг — общая

степень

повышения

давления

в уста­

новке.

Подставив найденные

из (2-55), (2-56), (2-57),

(2-58)

значения в

(2-50), получим выражение внутреннего

к.п.д.:

(1 - m m ) ч . . - [ ( I / ^ K I ) ( Р Г - 1) +

( f f -

Q] . т

, 9 , р ,

'/гохл —

[

Ti/Ti

|к.с,

V - i - J f j

где т = ТуГд и i ' = ЗуТ*,

или

после соответствующих преобразований

знаменателя

; i - l / r ) l o f - [ ( l H K i )

( Р Г — 0

+ (1/п:'1к в )

(

$ ? - \ )

1 - / ? [ i - % 4 ( i -

i/p m )J

( I K )

[1 +

( f ^ - 1 !

с,

(2-60)

где

R — степень

регенерации.

ции R и к.п.д. турбомашин r\0i,

т]K i ит|К2-

Величина rjг о х л имеет максимум при вполне

определенных опти­

мальных

значениях

(3 и pY Влияние степени

повышения

давления fl

н а Чгохл

показано зависимостями т] ;охл — / (Р) н

а Р и с - 2-8, построенны­

ми для

различных

значений R

по (2-60).

При

построении кривых

принято р4 = |32; т

= т ' = 3,55;

но; = 0,88;

г\к 1

= т)к 2 =

0,85. Для

сравнения показаны

пунктиром кривые т|t =

/ (fl) для тех

же значе­

условия для повышения единичной мощности ГТУ.

Повышение экономичности, снижение удельного расхода газа, а

следовательно,

увеличение

единичной

мощности могут быть достиг­

нуты также при помощи

ступен­

чатого

сжигания

топлива

в ка­

мерах сгорания,

расположенных

0,5D

последовательно

по

ходу

газа

между

турбинами. В этом

слу­

чае процесс расширения

прибли­

жается к изотермическому, а это

приводит

к

увеличению распо­

лагаемой

работы

турбины.

На

рис. 2-9, а, б показаны соответ­

ственно

схема

и

цикл ГТУ с

регенерацией

и

двухступенча­

тым сжиганием

топлива

(про­

межуточным

подогревом

га­

Р и с . 2-8. Внутренний

к. п. д.

ГТУ

за).

с

промежуточным

охлаждением

Воздух из компрессора К (см.

воздуха в

зависимости

от

степени

рис. 2-9,

а)

проходит

через

ре­

повышения

давления Р для

различ­

генератор

Р и при давлении р 4 и

ных значений

R

температуре

Т 5 поступает в пер­

вую камеру сгорания КС{. Из

нее

продукты

сгорания

с

температурой

Ti

при

давлении

рх

направляются

в

первую

турбину

77,

где

они

расширяются

до

pi и Т2.

Отработавшие

в

77

газы

поступают

во

вторую

камеру

сгорания КС2,

в которой за

счет дополнительного

сжигания

топлива

их

температура

повышается

до

Т\.

Вследствие большого

коэффици­

ента избытка воздуха в KCi

топливо

в КС2

сжигается

без дополни­

тельной подачи воздуха. Продукты сгорания из

КС2

поступают

во

вторую турбину Т2,

в которой расширяются до р2

и Т2

и затем

через

регенератор

Р

удаляются в

атмосферу.