ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние температур Та, Т(. и КПД агрегатов на характеристики газотурбинной установки из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " В простой ГТУ газы покидают ту рбину с высокой температурой и теплота 2 = рА с теряется бесполезно. Это обстоятельство является основной причиной невысокой экономичности простых ГТУ. Если использовать хотя бы часть теплоты 2. то это вызовет заметное увеличение КПД. [c.373] Одним из путей использования теплоты уходящих газов является применение теплообменных аппаратов — регенераторов, в которых уходящие газы отдают часть своей теплоты воздуху, сжатому в компрессоре. [c.374] Схема ГТУ с регенератором показана на рис. 12.6. Газы, покидающие турбину Т с температурой, направляются в регенератор Р, где отдают часть теплоты воздуху, подаваемому в регенератор от компрессора К при температуре 7),. В регенераторе температура воздуха повышается до значения 7 , так что необходимое количество топлива, расходуемое на подогрев воздуха в камере сгорания, при этом уменьшается и экономичность ГТУ возрастает по сравнению с экономичностью простой ГТУ без регенерации. Температура газов в регенераторе падает до значения 7 - при температуре 7 газы выбрасываются в атмосферу. [c.374] Процесс ГТУ с регенерацией в Т, -диаграмме изображен на рис. 12.4, б. Линия Ье соответствует нагреву воздуха, а линия df— охлаждению газов в регенераторе. [c.374] Разумеется, в реальном регенераторе снижение температуры газов до 7 , невозможно, ибо это потребовало бы бесконечно большой поверхности регенератора. [c.374] Полученное соотношение показывает, что удельная площадь поверхности регенератора //М зависит от степени регенерации и при а, стремящемся к единице, отношение //М неограниченно растет. Этот вывод легко понять, если учесть, что при а = 1 температурный напор между газом и воздухом в регенераторе обращается в нуль (7 = ). Из (12.21) следует также, что уменьшения удельной площади поверхности регенератора можно добиться путем интенсификации теплопередачи (увеличения к) и увеличения полезной работы Н. Увеличению Н при заданной мощности соответствует падение расхода С, а следовательно, и количества теплоты, передаваемого в регенераторе от газа к воздуху. [c.375] При отсутствии регенерации о = О и (12.23) совпадает с (12.12). [c.375] Зависимость (12.23) представлена в виде графиков на рис. 12.8 для двух значении т и нескольких значений а. Кривые Т) = т) ( ) при т = onst сходятся в одну точку, характерную тем, что в ней = 7 . В этом случае эффект от введения регенератора равен нулю, так как газ и воздух при входе в регенератор имеют одинаковую температуру и теплообмен отсутствует. Дальнейшее увеличение е ведет к отрицательному эффекту регенератора, так как температура воздуха, поступающего в регенератор, становится выше температуры газа на выходе из турбины (7 , Т ). [c.375] Из данных рис. 12.8 видно, что введение регенерации существенно увеличивает КПД цикла. Оптимальное отношение давлений понижается по мере роста степени регенерации. Это объясняется тем, что с увеличением е при фиксированных значениях температур 7 д и 7 . уменьшается располагаемый температурный перепад - 7 в регенераторе, а следовательно, и эффективность регенерации теплоты. [c.375] Повышение экономичности ГТУ при введении регенерации теплоты при - 800 °С / = 15 °С (т = 3,73) = 0,87 0,84, т = 0,275 = 1 демонстрируется данными табл. 12.2. [c.375] Следует подчеркнуть, что приведенные данные, а также данные рис. 12.8 получены без учета гидравлического сопротивления регенератора действительный выигрыш в КПД от применения регенерации, как будет видно из дальнейшего, значительно меньше. [c.375] Коэффициент полезной работы ф при введении регенерации заметно возрастает вследствие уменьшения [см. (12.14)]. [c.376] По этой же причине относительное изменение температур 7 или вызывает сравнительно большее относительное изменение КПД, удельной работы и коэффициента полезной работы ГТУ. [c.377] Рассмотрим теперь количественное влияние указанных факторов на Г), ф и //. Ввиду достаточно сложной структуры формул удобно воспользоваться методом малых отклонений, т.е. определять изменение Т1, ф и // при малом изменении или любого другого параметра. [c.377] Пример 12.1. С учетом принятых в табл. 12.2 данных при 0 = 0 имеем = 11 т = 0,282. Найдя р по (12.14) ( р= 0,290) и подставив значения всех величин в (12.24), получим Дт /т = 1,12Дт/т. [c.377] В данном примере изменение т на 1 % вызывает соответствующее по знаку изменение КПД на 1,12 %. [c.377] Если принять Гд = 288 К и = 1073 К, то уменьшение температуры воздуха на 10 К вызывает относительное увеличение КПД на 3,9 %. Чтобы достичь такого же результата за счет изменения начальной температуры газов, потребуется увеличить на 37 К. [c.377] Как видно, коэффициент полезной работы и удельная работа изменяются более значительно, чем КПД. Это объясняется тем, что при повышении, например, температуры растет не только работа турбины Я. , но и количество подведенной теплоты = с). При понижении падает Я и растет Н = - Я , но одновременно требуется подвод дополнительного количества теплоты в камере сгорания, так как с понижением уменьшается температура воздуха за компрессором и растет д [. [c.377] Относительное приращение КПД, как видно из (12.29), зависит не только от ф, но и от степени регенерации а. Влияние регенерации на Дт) /Т1 станет ясным, если учесть, что изменение ведет к изменению располагаемого перепада температур Так, при уменьшении Т1 температура за турбиной растет, вызывая увеличение располагаемой разности Это ведет к увеличению доли теплоты, передаваемой воздуху в регенераторе, и, следовательно, к снижению количества теплоты, подводимого в камере сгорания. Значит, уменьшение Т) ведет не только к снижению полезной работы (что вызывает снижение КПД и учитывается коэффициентом ф), но одновременно служит причиной некоторого уменьшения количества теплоты подводимого в камере сгорания, причем это уменьшение тем больше, чем больше степень регенерации. Если регенерация отсутствует, то, как легко видеть, изменение не влияет на расход теплоты в камере сгорания. Формула (12.29) отражает влияние обоих отмеченных факторов в первом слагаемом множитель 1/ф учитывает изменение Т1 за счет изменения полезной работы, а множитель 1 - ат) характеризует влияние степени регенерации с. Множитель же при Дт1 /Г1 в (12.29) является произведением двух множителей (1 - ф)/ф, определяющего влияние КПД компрессора на КПД ГТУ в связи с изменением полезной работы, а также 1 - (1 - а)т1, отражающего влияние регенерации. Природу этого влияния можно установить, рассуждая следующим образом. [c.378] Вернуться к основной статье