43. Циклы газотурбинных установок.

   Газотурбинные установки относятся к числу двигателей внутреннего сгорания. Газ, получившийся в результате сгорания топлива в камере сгорания, направляется на турбину. Продукты сгорания, расширяясь в сопловом аппарате и  на рабочих лопатках турбины, производят на колесе турбины механическую работу.

         ГТУ по сравнению с поршневыми двигателями обладают целым рядом преимуществ:

1)     простота силовой установки;

2)     отсутствие поступательно движущихся частей, что позволяет повысить механический к.п.д.;

3)     получение больших чисел оборотов, что позволяет существенно снизить вес и габариты установки;

4)     осуществление цикла с полным расширением и тем самым большим термическим к.п.д.

             Эти преимущества ГТУ способствовали ее распространению во многих отраслях техники и особенно в авиации.

В основе работы ГТУ лежат идеальные циклы, состоящие из простейших термодинамических процессов. Термодинамическое изучение этих циклов базируется на предположениях аналогичных тем, которые были сделаны в предыдущем разделе (циклы ДВС), а именно: циклы обратимы, подвод теплоты происходит без изменения химического состава рабочего тела цикла, отвод теплоты предполагается обратимым, гидравлические и тепловые потери отсутствуют, рабочее тело представляет собой идеальный газ с постоянной теплоемкостью.

К числе возможных идеальных циклов ГТУ относят:

а) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) - цикл Брайтона;

б) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const);

в) цикл с регенерацией теплоты.

         Во всех циклах ГТУ отвод теплоты при наличии полного расширения в турбине происходит при постоянном давлении.

         Из-за сложной конструкции камеры сгорания цикл ГТУ с изохорным подводом теплоты применяется крайне редко даже несмотря на то, что имеет повышенный КПД по сравнению с циклом Брайтона. Из перечисленных циклов наибольшее применение получил цикл с подводом теплоты при р= const, поэтому далее подробно его рассмотрим.

44. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении.

 Обратимый цикл ГТУ при p=const называется циклом Брайтона. Схема ГТУ представлена на рис. 1. Компрессор (ВК) , приводимый в движение газовой турбиной (ГТ), подает сжатый воздух в камеру сгорания (КС), в которую впрыскивается жидкое топливо, подаваемое насосом (ТН), находящимся на валу турбины. Продукты сгорания расширяются на рабочих лопатках турбины и выбрасываются в атмосферу.

Рис. 1. Схема ГТУ (ВК – воздушный компрессор,

ТН – топливный насос, КС – камера сгорания,

ГТ – газовая турбина, ЭГ – электрогенератор)

45. Цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме.

46. Циклы паротурбинных установок.

Паротурбинная установка является основой современных тепловых и атомных электростанций. Рабочим телом в таких установках является пар какой-либо жидкости (водяной пар). Основным циклом в паротурбинной установке является цикл Ренкина.

47. Цикл Ренкина.

Цикл Ренкина — термодинамический цикл преобразования тепла в работу с помощью водяного пара.

Термодинамические исследования цикла Ренкина показывают, что его эффективность в большей степени зависит от величин начальных и конечных параметров (давления и температуры) пара.

.

Цикл Ренкина состоит из следующих процессов:

- изобара линия 4-5-6-1. Происходит нагрев и испарение воды, а затем перегрев пара. В процессе затрачивается теплота  .

- адиабата линия 1-2. Процесс расширения пара в турбине, то есть её вращение паром ( ).

- изобара линия 2-3 Конденсация отработанного пара с отводом теплоты   охлаждающей водой.

- адиабата линия 3-4. Сжатие сконденсировавшейся воды до первоначального давления в парогенераторе с затратой работы  .