ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ Тепловые схемы, термодинамические циклы и характеристики газотурбинных установок из "Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций " Существуют ГТУ с замкнутым и разомкнутым (открытым) циклом (процессом), которые отличаются рядом особенностей наличием единой последовательности подготовки рабочего тела определенных начальных параметров и его использованием при получении энергии. [c.23] В ГТУ с замкнутым циклом (рис. 1.1) в отличие от двигателей внутреннего сгорания подготовка рабочего тела и его использование разделены по месту и времени. Газ при низких температуре и давлении поступает в компрессор К, где сжимается и направляется в газовый котел ГК. В котле, в котором сжигается органическое топливо, сжатый газ нагревается до высокой температуры. Подогретый газ высокого давления направляется в газовую турбину ГГ, где, расширяясь, совершает работу, передаваемую на вал установки. Часть работы затрачивается на привод компрессора, а остальная полезно используется для выработки электроэнергии в электрогенераторе ЭГ, отпускаемой потребителям. [c.23] Рабочее тело (газ) после ГТ охлаждается в охладителе и передает теплоту воде или окружающему воздуху. Затем газ снова поступает в компрессор и процесс повторяется. [c.23] Для включения ГТУ в работу используется пусковое устройство. Им может служить сам электрогенератор в режиме электродвигателя или специальное пусковое устройство. [c.23] Наиболее широкое применение получили простые одновальные ГТУ разомкнутого цикла без регенерации рабочего тела, конструктивная схема которых изображена на рис. 1.2, а. [c.25] Технологический процесс энергетической одновальной ГТУ отражен на ее принципиальной тепловой схеме (рис. J.3, а). Преобразование химической энергии подводимого органического топлива в электрическую энергию осуществлено в пределах одной компактной установки в отличие от более сложных паросиловых установок. [c.25] Начальное давление газов р зависит от давления воздуха за компрессором и является величиной переменной (см. гл. 2 и 4). В газовой турбине (в тепловом двигателе установки) газы расширяются до конечного давления р (процесс 3—4), близкого к атмосферному, и удаляются через дымовую трубу. При охлаждении рабочего тела в охладителе в ГТУ с замкнутым циклом и в атмосфере для ГТУ с разомкнутым циклом энергия не затрачивается и не получается. Поэтому разомкнутый процесс ГТУ без ущерба для точности расчета энергетического эффекта можно условно замкнуть изобарой охлаждения (процесс 4—1). [c.26] Вследствие расхождения изобар с возрастанием температур и эксергии средняя разность температур газов при расширении Atj заметно выше средней разности температур воздуха при его сжатии Д (рис. 1.4). Следовательно, мощность, развиваемая ГТ, выше той, которую потребляет компрессор. Эта разница обеспечивает полезную мощность ГТУ в виде электрической мощности на выводах генератора (ЭГ). [c.26] Энергетические ГТУ с регенерацией (см. рис. 1.2, б) позволяют использовать в регенераторе часть теплоты выходных газов турбины для догрева циклового воздуха перед его подачей в камеры сгорания ГТУ, что повышает экономичность, но усложняет эксплуатацию и снижает надежность установки. [c.26] Промежуточный перегрев газов в дополнительной камере сгорания (см. рис. 1.2, в) повышает экономйчность установки благодаря приближению рабочего цикла ГТУ к циклу Карно. [c.26] Цикл ГТУ со сгоранием топлива при р = onst — термодинамический цикл Брайтона для реального процесса — и тепловая схема энергетической ГТУ были приведены на рис. 1.3. Рассмотрим основные характеристики и показатели этого цикла в идеальных и реальных условиях. [c.27] Сопротивления входа воздуха в компрессор и выхода газов ГТУ при ее работе в автономном режиме обычно составляют Др Д 1 кПа. [c.27] Параметры движущегося потока приводятся без индекса . Зависимости для температуры Т, давления р, энтальпии И и плотности р даны с использованием значений удельных изобарных и изохорных теплоемкостей Ср и и газовой постоянной R. Измерительный прибор, помещенный в газовый поток, покажет температуру, близкую к температуре адиабатного (полного) торможения. На рис. 1.5 приведены зависимости рассматриваемых параметров рабочего тела от числа Маха (отношения скорости течения рабочего тела к местной скорости звука). [c.27] Изменение параметра Y приведено на рис. 1.7. Как видно из рис. 1.6, б и 1.7, термический КПД цикла Брайтона при адиабатном сжатии воздуха возрастает с увеличением степени повышения давления в компрессоре. [c.28] Температурным коэффициентом (степень повышения температуры) цикла принято называть отношение начальной температуры рабочего тела в ГТУ T к температуре наружного воздуха T . [c.28] Этот коэффициент оказывает существенное влияние на показатели работы установки. [c.29] Анализ выражения для внутреннего КПД ГТУ показывает, что он зависит от начальной температуры окружающего (наружного) воздуха (рис. 1.10, з), степени повышения давления в компрессоре (рис. 1.10, б), изоэнтропных КПД ГТ rip-j- и компрессора Лк (Р с- 1-10, в). Существенное влияние на внутренний КПД оказывает температурный коэффициент ГТУ т (рис. 1.11). [c.31] Выше было отмечено влияние КПД газовой турбины л гт компрессора Т на внутренний КПД ГТУ. Если обозначить отношение мощности, развиваемой ГТ, к мощности, потребляемой в компрессоре, через рд,, т.е. [c.31] Замедление уменьшения атношения Р с ростом значения возможно при увеличении начальной температуры газов перед ГТ, которое является приоритетным в развитии современных энергетических ГТУ. [c.32] Его значение зависит от степени повышения давления в компрессоре и температурного коэффициента т и находится в пределах 0,35—0,40. Низкие значения коэффициента полезной работы ф означают, что большая часть работы, энергии, производимой ГТ, расходуется на привод компрессора (в паротурбинной установке (ПТУ) аналогичная величина близка к единице). С повышением значения коэффициент ф неуклонно уменьшается, а рост значения т приводит к его увеличению. [c.34] Вернуться к основной статье