Цикл ГТУ со сгоранием при p=const c изотермическим сжатием воздуха в компрессоре.

Последовательность цикла:
1-2 – компрессор сжимает воздух и подаёт его в камеру сгорания;
т.2 – при помощи топливного насоса в камеру сгорания подаётся топливо;
2-3 – сгорание горючей смеси;
3-4 – адиабатное расширение рабочего тела через каналы турбины;
т.4 – отработавшие газы выбрасываются в атмосферу;
4-1 – условный процесс, замыкающий цикл.

Теплота от рабочего тела к холодному источнику будет отводиться в изо-барном процессе 4-1 и в изотермическом процессе сжатия 1-2; при этом количество теплоты, отводимой в изобарном процессе 4-1, составляет:

q2=Cp(T4-T1),

Количество теплоты, подводимой к рабочему телу в изобарном процессе 2-3:

q1=Cp(T3-T2);

Для адиабатного процесса 1-2:

Т.к.. p3=p2 и p4=p1, то

Таким образом, для рассматриваемого цикла:

Термический КПД цикла с адиабатным сжатием превышает КПД цикла с изотермическим сжатием. Термический КПД ГТУ со сгоранием при p=const может быть увеличен за счёт применения регенерации теплоты.

Схема газотурбинной установки со сгоранием при p=const и с регенерацией теплоты приведена на рис.1.

Сжатый воздух поступает из компрессора 1 не сразу в камеру сгорания 2, а предварительно проходит через воздушный регенератор-теплообменник 3, в котором он подогревается за счёт теплоты отработавших газов. Соответ-ственно газы, выходящие из турбины, перед выходом их в атмосферу про-ходят через воздушный регенератор, где они охлаждаются, подогревая сжа-тый воздух. Определённая часть теплоты, ранее уносившейся отработавши-ми газами в атмосферу, теперь полезно используется.

При наличии регенерации теплота, отводимая на участке 5-6 изобары р2=const, подводится к рабочему телу на участке 2-3 изобары p1=const.

КПД цикла с регенерацией равен

Этот КПД η΄t будет больше КПД без регенерации теплоты, так как q΄1<q1 и q΄2<q2 и (q1-q2)=(q΄1-q΄2).

ГТУ Принципиальная схема и цикл ГТУ. КПД цикла.

Достоинства:
1) равномерность работы механических частей ( нет возвратно-поступательного движения ).
2) u рт (рабочее тело) > в 50…100 раз, чем в ДВС
3) больше мощности Р> > ДВС
4) h t большие

Недостатки:
1) больше, чем ДВС по размерам
2) требует жаростойких, жаропрочных материалов для лопастей турбин.

 

1234 циклы Брайтона - с изотермическим сжатием.

1’234 циклы Брайтона - с адиабатическим сжатием.

Многоступенчатое сжатие:

ГТУ - цикл Отто аналогичен

Lадиабат. > Lизотерм. (разность в площадях на TS - диаграмме)

h T адиабат.> h T изотерм. h T изот.=1- l/(r - 1); (при b =r k/k- 1)

¦ =V3/V2; b =P2/P1 h T адиабат.=1- 1/b k- 1/k

Регенерация: Процесс в котором часть тепла возвращается рабочему телу в каком-либо цикле.