Файл: Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки.pdf

На основании проведенных расчетов В. В. Уваров получил качественную картину процессов и изменения параметров в охлаждае­ мой турбине. Было установлено, что при жидкостном охлаждении для схемы ГТУ без регенерации потери на охлаждение сравнительно невелики. Количество отведенного тепла составляет около 5%, а от­ носительная потеря работоспособности немного более 10% при на­ чальной температуре 2000 К- Это дало возможность сделать обосно­ ванные выводы о рациональном использовании охлаждаемых турбин.

§19. Расчет ВГТУ с турбинами, охлаждаемыми водой

Метод расчета ГТУ с охлаждаемыми турби­ нами [45] основан на применении для расчета осредненных значений теплоемкости по проточной части. Поскольку в рассматриваемом методе учитывается только одна термодинамическая потеря, связан­ ная с охлаждением, то его можно использовать только при расчете простых ГТУ и только с жидкостным внутренним охлаждением тур­ бины. Тем не менее этот метод широко применяют в научно-исследова­ тельских институтах и конструкторских бюро при проведении сравни­ тельных расчетов, различных схем ВГТУ с жидкостным охлаждением турбин. Кроме того, данным методом можно пользоваться и в случае поступенчатого расчета турбины, причем его точность повышается.

Сущность метода сводится к следующему.

Если в процессе течения газа по какому-либо каналу через его стенки отнимается некоторое количество тепла q, то баланс энергии газа на входе в межлопаточный канал и на выходе из него выражается уравнением

Индекс 1 относится к параметрам на входе в канал, индекс 2 к параметрам на выходе из канала.

Уравнение энергии можно представить и в другом виде

или

с2 — с 2

(23)

2g

Поскольку процесс происходит с увеличением удельного объема газа v, его можно рассматривать как политропный. Теоретическая работа газа в таком процессе

Количество тепла, переданное газом охлаждающему агенту в этом процессе,

С увеличением отбора тепла от газа разность между изоэнтропийной и политропной работами увеличивается, так как показатель поли­ тропы п растет. Величина

является потерей перепада тепла в турбине за счет охлаждения и есть не что иное, как термодинамическая потеря работы вследствие охла­ ждения.

Если обозначить отношение A L 0 / q через величину х и произвести некоторые преобразования, то получим

/г—1

Проведенные расчеты показали, что величина х практически не зависит от показателя политропы, а зависит главным образом от отношения давлений (p2 /pi или Pi/p2 ) и от показателя адиабаты k. Так, при Pi/pa = 14,7 и k = 1,3006 с изменением показателя поли­ тропы от 1,32 до 1,5 величина х меняется от 0,2839 до 0,2894.

Как видно, величину х с достаточной точностью можно считать постоянной. Помимо этого, величина х обладает свойством суммирова­ ния. Например, если при каком-то значении k для отношения Р і / р 2 = 3 величина х = 0,115, то при том же k, но для другого отношения да­ влений, например Pi/p 2 = З 3 = 27, величинах — 3-0,115=0,345.

Эти два весьма ценных свойства величины х позволяют пользо­ ваться ею не только для одного какого-либо политропного процесса с показателем/г, но и для ряда последовательных процессов с раз­ личными значениями п, происходящих в интервале давлений от р±

91