13.Влияние атмосферных условий на работу гту. Начальные параметры и
физические свойства среды компрессора. Последствия изменения
параметров на работу ГГУ.
В
ГТУ в качестве основы рабочего тела
используются большие массы воздуха,
характеризующиеся коэффициентом избытка
воздуха. Его величина равна 5-7. Соотношение
количества используемого воздуха в
сравнении с другими типами СЭУ выглядит
так: удельный расход воздуха в ГТУ
составляет (14-28) кг/(кВт*ч), ДЭУ - (7-7,5)
кг/кВт*ч), ПТУ - (8-9) кг/кВт*ч). Необходимость
сжатия такого количества воздуха в
компрессоре ставит характер работы ГТУ
в жесткую зависимость от его начальных
параметров (температура, давление,
влажность) и физических свойств
(плотность, теплоемкость, газовая
постоянная). В эксплуатационных условиях
их изменение приводит к колебаниям
требуемой для сжатия работы и,
соответственно, полезной мощности ГТУ
при неизменном расходе топлива.
В процессе работы ГТУ изменения могут быть значительными, а поэтому их необходимо учитывать. В противном случае не исключены перерасход топлива, невозможность развития заданной частоты вращения, превышение допустимой мощности (по условиям прочности), преждевременное израсходование ресурса, работа компрессора в неустойчивой зоне.
14.Влияние температуры наружного воздуха на изменение параметров
работы компрессора и ГТУ. Физическая сущность. Характер
изменения КПД и полезной работы цикла ГТУ. Зависимость мощности
и ресурса ГТД от температуры наружною воздуха.
ТЕМПЕРАТУРА. Она в зависимости от времени года, суток и географического района плавания колеблется в широком диапазоне (от -45 0С до +45 0С). Ее реальное отклонение зимой и летом от стандартного значения составляет ≈31 % [11].
Зависимость работы ГТУ при изменении температуры наружного воздуха такова: при ее повышении из-за уменьшения массовой производительности компрессора вследствие понижения плотности воздуха развиваемая ГТУ мощность снижается; при понижении и постоянном расходе топлива на ГТУ, ее мощность по сравнению с расчетными условиями возрастает. Изменение мощности ГТУ при отклонениях температуры наружного воздуха в эксплуатационных условиях от расчетного значения объясняется следующими обстоятельствами. При постоянстве давления на входе в компрессор и скорости его вращения масса засасываемого воздуха изменяется обратно пропорционально отношению его действительной температуры к расчетной. Кроме того, рост температуры наружного воздуха увеличивает потребную работу сжатия, что вызывает уменьшение полезной работы цикла и его КПД.
Изменение температуры наружного воздуха оказывает двоякое влияние на КПД компрессора. При увеличении температуры воздуха на входе в компрессор в области режимов, близких к расчетным, его КПД несколько повышается. Это связано с ростом местной скорости звука, снижением числа М в потоке и улучшением условий обтекания лопаточного аппарата. В результате чего снижаются гидравлические потери. При уменьшении температуры воздуха КПД компрессора понижается.
Влияние температуры наружного воздуха на изменение КПД и полезной работы ГТУ показано на рис.3.12.
Характер изменения КПД и полезной работы цикла ГТУ в зависимости от температуры наружного воздуха
Рис.3.12 (η - КПД; L - полезная работа цикла; t1 - температура наружного воздуха; Р1 , P2 - давление воздуха на входе и выходе из компрессора).
Из анализа приведенных зависимостей следует, что оптимальные отношения давлений для КПД и работы изменяются линейно и тем больше отличаются друг от друга, чем больше разность между значениями температур воздуха.
Опыт эксплуатации различных типов ГТУ (авиация, морской флот, стационарная энергетика) подтверждает их высокую чувствительность к изменениям температуры наружного воздуха. Например, авиационные ТРД при эксплуатации в условиях крайнего Севера развивают тягу на 30-40 % больше, чем в южных широтах. Для транспортных самолетов повышение температуры наружного воздуха с +15 до +30 0С приводит к падению тяги на 7-11 %. При эксплуатации ГТУ типа RM-60 (английская канонерская лодка "Грейгуз") в условиях изменения температуры