16.8. Цикл гту при постоянном

давлении с регенерацией

Для повышения термического КПД газотурбинной установки используют регенеративные устройства.

Максимальная температура цикла ГТУ (и степень сжатия ε) ограничена предельным значением, при котором лопатки могут работать достаточно длительное время, поэтому наблюдается снижение термического КПД. На рис.67. приведена принципиальная схема ГТУ с изобарным подведением тепла и устройством регенерации. Отработавшие газы турбины используются для подогрева воздуха, поступающего из компрессора в камеру сгорания.

На рис.68. показан цикл ГТУ с полной регенерацией теплоты в координатах PV и Ts.

И з Ts- диаграммы видно, что удельная теплота, подводимая на участке 2-4′ изобары р₂ равна удельной теплоте, отводимой на участке 2′-4 изобары р₁. Передаваемые количества теплоты q_р не только равны друг другу, но находятся в пределах температур от Т₁ до Т₂.

При внедрении в цикл специального теплообменника появляется возможность передать теплоту, отводимую на участке 2′-4 от отработавших газов турбины, воздуху, нагнетаемому в камеру сгорания.

Наличие регенерации теплоты существенно повышает КПД газотурбинной установки, поскольку от внешней среды подводится количество теплоты q₁′= q₁- q_p а во внешнюю среду отводится q₂′= q₂- q_p, где q₁ и q₂ подводимое и отводимое количество теплоты в цикле без регенерации.

В этом случае термический КПД цикла определяется, как

(165)

Отношения Т₂/ Т₁ и Т₃/ Т₄ равны друг другу, поэтому

или (166)

так как Т₁/ Т₄ и Т₂/ Т₃ = v₂/v₃=1/ρ. (167)

Формула (166) показывает, что термический КПД цикла с изобарным давлением и полной регенерацией тепла зависит только от температуры Т₄ в конце адиабатного расширения газа в турбине. Температура Т₁ изменяется незначительно, так как является температурой внешней среды.

РЕКОМЕНДУЕМЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Рис. В.Ф. Центробежные компрессорные машины. М.: Машгиз,1981.

2. Сакун П.А. Винтовые компрессоры. М.: Машгиз,1970.

3. Смородин С.С. Анализ индикаторных диаграмм поршневых компрессоров. Изд. ЛГИ. Л.: 1985.

4. Смородин С.С., Смородин А.С., В.В. Классен. Рудничные пневматические установки. Изд. ЛГИ. Л.: 1991.

5. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Энергоатомиздат. М.: 1984.

6.Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины. Энергоатомиздат, М.: 1989.

7. Руководство по установкам сжатого воздуха. Фирма Atlas Copco, Стокгольм, 1998.

8. Пфлейдерер К. Лопаточные машины для жидкостей и газов. Машгиз, М.: 1960

9. Арнольд Л.В., Михайловский Г.А., Селиверстов В.М. Техническая термодинамика и теплопередача. Высшая школа, М.: 1979.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Компрессорные установки ………………………………………..3

1.1. Классификация компрессорных установок……………3

1.2. Коэффициент сжимаемости газов …………………… 5

2. Принцип работы и конструктивные элементы

поршневых компрессоров ………………………………………… 7

3. Теоретические основы термодинамических

процессов в компрессорах ………………………………………….9

4. Теоретические циклы в поршневом компрессоре

одноступенчатого сжатия …………………………………………..20

4.1 Теоретический рабочий цикл компрессора при

изотермическом сжатии ……………………………………23

4.2. Теоретический рабочий цикл поршневого

компрессора при адиабатическом сжатии …………..25

4.3. Теоретический рабочий цикл поршневого

компрессора при политропном процессе сжатия ……….. .32

4.4 Сравнение теоретических циклов ………………………34

5. Действительный рабочий цикл в поршневом компрессоре …….35

5.1. Индикаторная диаграмма реального цикла

поршневого компрессора ……………………………………35

5.2. Влияние вредного пространства на

производительность поршневого компрессора ……………40

5.3. Влияние параметров газа в конце всасывания

на производительность поршневого компрессора ………...42

5.4. Влияние параметров газа при выталкивании на

производительность поршневого компрессора ……………43

5.5. Влияние температуры и влажности газа на

производительность поршневого компрессора …………….43

5.6. Влияние неплотностей и утечек на

производительность поршневого компрессора ……………44

5.7. Коэффициент подачи и коэффициент

производительности компрессора ………………………….44

6. Многоступенчатое сжатие …………………………………………47

6.1. Соотношение объемов цилиндров при

двухступенчатом сжатии ………………………………….. 50

7. Производительность и основные размеры компрессора ……… 53

7.1. Определение производительности поршневого

компрессора и его размеры ……………………………….. 53

7.2. Выбор основных размеров компрессора по

заданной производительности ……………………………. 54

7.3. Индивидуальные характеристики поршневых

компрессоров ……………………………………………… 55

8. Газораспределение в поршневом компрессоре ………………... 56

9. Роторные компрессоры ………………………………………….. 59

9.1. Пластинчатые компрессоры ………………………….. 59

9.2. Производительность пластинчатого роторного

компрессора ………………………………………………… 61

9.3. Теоретический и действительный рабочие циклы

роторного компрессора ………………………………………61

9.4. Винтовые компрессоры ………………………………....65

10. Регулирование производительности компрессоров ……………68

Центробежные и осевые компрессоры………………………………71

11. Лопастные компрессоры…………………………………….........71

1.1. Схема движения потока в рабочем колесе

центробежной машины ……………………………...…….…………71

11.2. Уравнение теоретического давления

центробежного колеса компрессора…………………………72

11.3. Составляющие полного давления рабочего

колеса………………………………………………………….73

11.4. Схема движения потока в рабочем колесе осевой

машины. Понятие о циркуляции…………………..………………….75

11.5. Теоретическая подача рабочего колеса турбокомпрессора ……………………………………………….……………..…………...80

11.6. Теоретическое давление рабочего колеса……………..80

11.7. Теоретические характеристики лопастных компрессоров………………………………………………………………………81

12. Действительные индивидуальные характеристики

лопастных колес компрессоров……………………………………...85

12.1. Устойчивость работы системы

компрессор-сеть. Помпаж…………………………………………….89

12.2. Антипомпажное регулирование…………………..…...93

13. Эффективность работы лопастных компрессоров……………...94

14. Центробежные компрессоры…………………………..................95

15. Осевые компрессоры……………………………………………...97

16. Газотурбинные установки……………………………………….102

16.1. Турбина………………………………………………...102

16.2. Активная турбина………………………………….......102

16.3. Реактивная турбина……………………………………105

16.4.Простая газотурбинная установка непрерывного

горения………………………………………………………………..107

16.5. Показатели эффективности циклов ГТУ……………..109

16.6. Обратимые термодинамические циклы

газотурбинных двигателей…………………………………….........110

16.7.Реальный цикл ГТУ с подводом теплоты

при постоянном давлении……………………………………..……..113

16.8. Цикл ГТУ при постоянном давлении с

регенерацией………………………………………………………….116

Рекомендуемый библиографический список..................... ….…….119

Содержание…………………………………………………………...120

124