Цикл ГТУ и его КПД

Принципиальная схема газотурбинной установки (ГТУ) представлена на рис. 6.4. Воздушный компрессор К сжимает атмосферный воздух, повышая его давление от р₁ до р₂ и непрерывно подает его в камеру сгорания КС. Туда же специальным нагнетателем Н непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее с температурой Т₃ и практически с тем же давлением (если не учитывать сопротивления), что и на выходе из компрессора (рз = р₂)- Следовательно, горение топлива (т. е. подвод теплоты) происходит при постоянном давлении.

В газовой турбине Т продукты сгорания адиабатно расширяются, в результате чего их температура снижается до Т₄, а давление уменьшается до атмосферного р₁. Весь перепад давлений р₃ – p₁ используется для получения технической работы в турбине l_тех Большая часть этой работы l_к расходуется на привод компрессора; разность l_тех –l_k является полезной и используется, например, на производство электроэнергии в электрическом генераторе ЭГ или на другие цели (при использовании жидкого топлива расход энергии на привод топливного насоса невелик, и в первом приближении его можно не учитывать).

Газотурбинная установка ГТУ

где -степень повышения давления 5-7

КПД цикла порядка 40%

С увеличением КПД увеличивается

Не имея деталей с возвратно-поступательным движением, газовые турбины могут развивать значительно большие мощности, чем ДВС. Предельные мощности ГТУ сегодня составляют 100-200 МВт. Они определяются высотой лопаток, прочность которых должна выдерживать напряжения от центробежных усилий, возрастающих с увеличением их; высоты и частоты вращения вала. Поэтому газовые турбины применяются прежде всего в качестве мощных двигателей в авиации и на морском флоте, а также в маневренных стационарных энергетических установках.

Ряд технологических процессов, особенно химической промышленности, связан с потоками нагретых сжатых газов. Расширение этих газов в газовой турбине позволяет получить энергию, которая обычно используется в этом же процессе, например для нагнетания тех же газов. В этом случае вал турбины непосредственно соединяется с валом турбокомпрессора. Такое комбинирование позволяет существенно снизить потребление энергии в технологическом процессе. К сожалению, оно используется еще недостаточно широко, во-первых, из-за косности мышления технологов, а во-вторых, из-за отсутствия турбин на нужные параметры. Часто используют авиационные двигатели, выработавшие свой ресурс.

В энергетике газовые турбины иногда используют для привода воздуходувок, нагнетающих воздух в топку котла, работающую под давлением. Для этого продукты сгорания, охлажденные в котле до необходимой температуры, направляются в турбину, сидящую на одном валу с воздуходувкой, и расширяются в ней до атмосферного давления, совершая работу.

27. Цикл Ренкина и его КПД.

1. Подведенная теплота. q₁

q₁=i₂-i₁ кДж/кг

q₁=i₁-i_k, кДж/кг

1. Отведенная теплота q₂

q₂=i₂-i₃, кДж/кг

1. Полезно используемая теплота q₀

q₀=q₁-q_2, кДж/кг

1. Работа, совершенная в турбине l_т (внешняя работа процесса расширения)

l_т =i₁-i₂, кДж/кг

1. Работа, затраченная в насосе

l_н=i₄-i₃ , кДж/кг

1. Полезная работа цикла l₀

l₀=l_т-l_н=(i₁-i₂)-(i₄-i₃)=(i₁-i₄)-(i₂-i₃)=q₁-q₂=q₀

1. Термический КПД цикла =30-40%

=1-q₂/q₁

1. Удельный расход пара d

d=1/l₀, кДж/кг

d=3600/l₀, кг/г/кВт

1. Полный расход пара D

D=d*N, кг/ч

10. Тепловая мощность парогенератора и конденсатора Q₁ и Q₂

Q₁=q_1*D, кВт

Q₂=q_2*D, кВт

Дата добавления: 2015-04-24