Цикл газотурбинной установки с регенерацией

Уравнение состояния рабочего тела.

Уравнение состояния тела устанавливается зависимость между параметрами состояния. Для идеального газа уравнение состояния выражается законом Клапейрона:

а) для 1 кг газа

где R – газовая постоянная;

б) для m кг газа

.

Для моля идеального газа уравнение состояния предложено Менделеевым:

,

где объем моля газа;

молекулярная масса.

При нормальных физических условиях.

Универсальная газовая постоянная

Газовая постоянная

Объем газа V, находящегося при произвольных физических условиях (р и Т), может быть приведен к нормальным физическим условиям (p_н и T_н)

по формуле

Термический КПД ГТУ со сгоранием топлива при p=const растёт с увеличением степени повышения давлений. Однако с ростом увеличивается и температура газов в конце сгорания топлива Т₃ в результате чего быстро разрушаются лопатки турбин и сопловые аппараты, охлаждение которых затруднительно. Чтобы увеличить КПД ГТУ, частично изменили условия их работы. В установках стали применять регенерацию теплоты, многоступенчатое сжатие воздуха в компрессоре, многоступенчатое сгорание и т.д. Это дало значительный эффект и повысило в установках степень совершенства превращения работы в теплоту.

Сжатый воздух из турбокомпрессора 4 направляется регенератор 8 где получает теплоту при постоянном давлении от газов, вышедших из камеры сгорания 1 через сопло 2 в турбину 3. Подогретый воздух из регенератора 8 через форсунку 7, а топливо из топливного насоса 5 через форсунку 6 направляется в камеру сгорания 1.

Идеальный цикл такой установки на диаграммах:

1-2 адиабатическое сжатие воздуха в компрессоре;

2-5 изобарный подвод теплоты в регенераторе;

5-3 подвод теплоты при постоянном давлении в камере сгорания;

3-4 адиабатное расширение продуктов сгорания в соплах турбины;

4-6 изобарный отвод теплоты от газов в регенераторе;

6-1 изобарный отвод теплоты от газов по выходе из регенератора теплоприёмнику.

Если предположить что охлаждение газов в регенераторе происходит до температуры воздуха, поступающего в него, т.е. от Т₄ до Т₆=Т₂ то регенерация полная.

Термический КПД цикла при полной регенерации, когда Т₄-Т₆=Т₅-Т₂ находится:

где

а

тогда

Температуры в основных точках цикла:

КПД цикла

Дата добавления: 2015-05-09