7 Слайд

На картинке вы можете изучить схему ГТУ замкнутого цикла с аккумулятором высокого давления.

Итак, если говорить о рабочем теле, то оно может подогреваться в любом поверхностном теплообменнике, например, в атомном реакторе. Можно использовать реакторы с жидкометаллическим теплоносителем и реакторы с газовым охлаждением. Так как жидкометаллический теплоноситель реактора не контактирует с рабочим телом, выбор теплоносителя вторичного контура может быть достаточно широк, однако нежелательно, чтобы между теплоносителями обоих контуров было сильное химическое родство, как, например, между водой и натрием. В случае нарушения герметичности теплообменника - это может привести к крупной аварии.

Теоретически не исключена возможность создания атомной ГТУ на парах металлов с конденсацией или без конденсации их за турбиной. Однако наиболее перспективны для замкнутых ГТУ атомные реакторы с газовым охлаждением. Если на выходе из реактора с газовым охлаждением температура теплоносителя недостаточна для использования его в газовой турбине, имеется принципиальная возможность дальнейшего подогрева его в дополнительном огневом подогревателе, работающем на жидком, твердом или газообразном топливе. При таких схемах реактор может работать с постоянной нагрузкой, а изменение мощности турбины будет обеспечиваться дополнительным котлом.

8 Слайд

КПД ГТУ замкнутого цикла мощностью около 1000 кВт достигает 23—30% при умеренных начальных температурах. Такая экономичность может быть получена в первую очередь вследствие очень высокой эффективности работы теплообменных аппаратов. Так, степень регенерации в замкнутых установках при небольших размерах регенератора достигает 90—92% — величины, практически недостижимой в ГТУ открытого цикла. Большие коэффициенты теплопередачи в аппаратах обеспечены благодаря высокому давлению теплоносителя по обеим сторонам поверхности теплообмена и уменьшению размера проходных сечений, так как в системе циркулирует чистый воздух и опасность засорения поверхности отсутствует. Такой уровень экономичности в ГТУ открытого цикла может быть достигнут только при более высокой начальной температуре, развитой системе регенерации и усложненной схеме.

Сохранение высокой экономичности на частичных режимах является специфической особенностью установок замкнутого цикла; при нагрузке, равной половине и четверти от номинальной, КПД составляет соответственно около 90 и 75% его максимального значения. Столь высокий уровень экономичности достигается сохранением постоянной температуры перед турбиной на всех режимах работы.

Мощность установки регулируют только изменением уровня давления рабочего тела, т. е. его массового расхода при неизменном объемном расходе.

Высокому КПД на частичных нагрузках способствует также сохранение экономичности турбомашин на неизменном уровне вследствие того, что температуры и скорости во всех точках цикла не меняются и треугольники скоростей в компрессоре и турбине не искажаются.

Поддержание постоянной температуры при различных нагрузках в высшей степени благоприятно сказывается на работоспособности всех горячих элементов установки, так как они не подвержены дополнительным температурным напряжениям при нестационарных режимах работы.

В замкнутых установках по сравнению с открытыми может быть получена значительно бОльшая мощность в одном агрегате – 50 и даже 100 МВт в результате повышения уровня давления в цикле.

Как было сказано, в качестве рабочего тела для ГТУ замкнутого цикла можно использовать любой газообразный теплоноситель, обладающий инертностью к конструкционным материалам, термической стойкостью и отсутствием токсичности. Но возникает другая проблема, так как любое рабочее тело, кроме воздуха, требует специальной герметизации уплотнений в местах выхода вала из корпуса, повышенной герметичности трубопроводов и теплообменников и наличия резервуаров для выпуска и хранения газа при частичных нагрузках установки.

А существенным недостатком воздуха как рабочего тела является недостаточная инертность его к конструкционным материалам. В связи с чем наблюдается коррозия теплообменных аппаратов и трубопроводов, выполненных из углеродистой стали, и циркуляция в системе частиц ржавчины, вызывающая усиленный износ лопаток турбомашин. Это явление свойственно только установкам замкнутого цикла.