ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Высокотемпературные газотурбинные установки из "Турбины тепловых и атомных электрических станций Издание 2 " Высокотемпературными обычно называются ГТУ, которые имеют газовую турбину с охлаждаемыми сопловыми и (или) рабочими лопатками. Из многих возможных систем охлаждения газовых турбин рассмотрим открытую систему воздушного охлаждения, получившую преимущественное распространение в современной газотурбинной технике. [c.391] Схема простой ГТУ с открытым воздушным охлаждением (рис. 12.19) содержит линии подачи охлаждающего воздуха с расходами от компрессора к различным точкам проточной части турбины. Охлаждающий воздух отбирается из камер, расположенных за некоторыми ступенями компрессора, и подается на охлаждение сопловых и рабочих лопаток первых нескольких ступеней турбины. Места отбора охлаждающего воздуха из компрессора выбираются в соответствии с давлением в том сечении турбины, куда подается охлаждающий воздух. Так, например, поток с расходом gi подается на охлаждение сопловых и рабочих лопаток первой ступени турбины, поток с расходом Gg2 — на охлаждение сопловых лопаток второй ступени и т.д. Число мест отбора охлаждающего воздуха из компрессора зависит в первую очередь от начальной температуры газов перед турбиной и может быть равным 3—4. [c.391] Основные потоки сред в ГТУ с охлаждением показаны на рис. 12.19. Полный расход воздуха на входе в компрессор С = +. .. + где — расход воздуха, поступающего в камеру сгорания . ..— расходы воздуха, отбираемого от разных ступеней компрессора и направляемого в различные места для охлаждения элементов высокотемпературной ГТУ — расход воздуха, используемого для подачи в концевые лабиринтовые уплотнения турбины и компрессора. На выходе из камеры сгорания и на входе в сопловой аппарат первой ступени турбины расход С, = = +5. На выходе из турбины расход газов с = + = С - Су. Поток с расходом Су ОТВОДИТСЯ в атмосферу от концевых лабиринтов турбины и компрессора. [c.392] На сжатие воздуха в количестве С , расходуется удельная работа равная удельной работе компрессора. [c.392] Отбор воздуха на охлаждение деталей последующих ступеней газовой турбины в количестве Сд2 производится из промежуточной ступени компрессора при параметрах воздуха, соответствующих точке 2 (рис. 12.20, а). Для его сжатия требуется совершить удельную работу Я 2- Этот воздух после использования его в системе охлаждения сбрасывается в проточную часть газовой турбины при давлении р (рис. 12.20, б). [c.392] Полезная работа, совершаемая сбрасываемым воздухом в количествах С ,, С з, может быть определена в предположении, что температуры воздуха в точках подмешивания его при давлениях р 2, р . .. равны начальным температурам соответствующих потоков при отборе их из компрессора, т.е. температура потока с расходом С ) при подмешивании его к потоку газа при давлении принимается равной Г = Т , температура потока с расходом С 2 равна температуре воздуха в точке 2 (рис. 12.20) и т.д. [c.392] Первое (из названных) уменьшение полезной работы расширения, как правило, невелико, и при выбираемых (как указано) начальных температурах воздуха в местах его подмешивания оно достаточно точно компенсируется уменьшением работы расширения сбрасываемых потоков. [c.393] Поэтому можно пренебречь уменьшением полезной работы газовой турбины, происходящим из-за снижения температуры рабочего газа, вызванного его охлаждением, но при этом не следует учитывать нагрев охлаждающего воздуха в элементах системы охлаждения и считать, что воздух сбрасывается в проточную часть газовой турбины при его температурах в местах отборов из компрессора. [c.393] 64) gg , gg2 - - — относительные расходы воздуха, отбираемого из компрессора на охлаждение — полный относительный расход воздуха, отбираемого на охлаждение Я , Н 2 — удельные работы сжатия воздуха до давлений Р =Рь Р2 — (см. рис. 12.20). [c.393] Зависимость (12.74) соответствует предположению, что весь охлаждающий воздух в количестве отбирается из напорного патрубка компрессора и сбрасывается в проточную часть за первой ступенью турбины. [c.394] При этом предположении, как видно из (12.71), завышаются значения как Ук, так и Ув Расчеты показывают, что при этом их разность остается примерно постоянной и имеет вид (12.74). В (12.74) принято, кроме того, что работы всех ступеней газовой турбины равны, что, как правило, близко к действительности. [c.394] Расчет тепловой схемы простой ГТУ с охлаждаемой газовой турбиной. С использованием полученных зависимостей представим методику расчета тепловой схемы простой ГТУ с охлаждаемой газовой турбиной. [c.394] Предполагаем, что в соответствии с 12.9 выполнен расчет тепловой схемы простой ГТУ с неохлаждаемой газовой турбиной и определены все необходимые ее характеристики а. Я, Я,, Я , ф, Т). [c.394] Коэффициент избытка воздуха а ГТУ с охлаждением имеет то же значение, что и для неохлаждаемой ГТУ Прочие характеристики ГТУ с охлаждением определяем в следующем порядке. [c.394] Более детальный расчет без допущения (12.75) производится с использованием общих зависимостей (12.63), (12.64), (12.68), он требует предварительного раздельного определения расходов возду-ха, gв2 . . выбора точек его отбора из компрессора, а также детального теплового расчета охлаждаемых ступеней газовой турбины. [c.395] Пример 12.3. Рассчитать основные характеристики простой ГТУ с охлаждением газовой турбины, приняв исходные данные и использовав результаты расчета тепловой схемы ГТУ без охлаждения (см. 12.9). [c.395] Из расчета тепловой схемы имеем = 854 К = = 1,22 кДж/(кг- К) р = 0,476 Я, = 753 кДж/кг Т(= = = 678 К. [c.395] При расходе воздуха на охлаждение, составляющем 13,2% расхода газа, значения работы ГТУ и ее КПД снижаются за счет влияния охлаждения на 8,1 % (относительных). [c.396] Пример 12.4. Рассчитать КПД ГТУ с охлаждаемой газовой турбиной с использованием данных примера 12.2 для неохлаждаемой ГТУ с улучшенными аэродинамическими характеристиками турбины и компрессора. [c.396] Расчеты КПД ГТУ в примерах 12.1—12.4 соответствуют значениям, отнесенным к 2 . Отнеся КПД к, получим меньшие значения в отношении что для стандартного углеводорода составляет снижение примерно на 7 %, а для большинства газообразных природных топлив — на 10 % и более. [c.396] Вернуться к основной статье