Термический к.П.Д. Цикла определяется по формуле:

. (7.9)

Циклы двигателей с подводом теплоты при постоянном давлении широкого применения не нашли, так как у этих циклов очень большой коэффициент сжатия.

7.3. Циклы газотурбинных установок

Недостатки ДВС - ограниченность их мощности и невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления - отсутствуют в газотурбинных установках (ГТУ). В ГТУ рабочее тело - продукты сгорания жидкого или газообразного топлива.

Н

а рис. 7.6 показана схема простейшей ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении. Топливным насосом 5 и компрессором 4 топливо и воздух через форсунки 6 и 7 поступают в камеру сгорания 1. Из камеры продукты сгорания направляются в комбинированные сопла 2, где они расширяются, и поступают на лопатки газовой турбины 3.

На рис. 7.7 и рис. 7.8 представлен идеальный цикл ГТУ на pv- и Ts-диаграммах.

1-2 - адиабатное сжатие до давления p₂;

2-3 - подвод теплоты q₁ при постоянном давлении p₂ (сгорание топлива);

3-4 - адиабатное расширение до первоначального давления p₁;

4

-1 - охлаждение рабочего тела при постоянном давлении p₁ (отвод теплоты q₂);

Характеристики цикла:

степень повышения давления λ=p₂/p₁;

степень изобарного расширения ρ=v₃/v₂.

Работа турбины:

l_т=h₃-h₄. (7.10)

Работа компрессора:

l_н=h₂-h₁. (7.11)

Полезная работа ГТУ равна разности работ турбины и компрессора:

l_ГТУ=l_т-l_к. (7.12)

Термический к.п.д. цикла ГТУ:

. (7.13)

Теоретическая мощность газовой турбины, компрессора и установки:

N_т=l_т·D/3600=(h₃-h₄)·D/3600, (7.14)

N_к=l_к·D/3600=(h₂-h₁)·D/3600, (7.15)

N_ГТУ=l_ГТУ·D/3600=[(h₃-h₄)-(h₂-h₁)]·D/3600. (7.16)

Действительный цикл ГТУ отличается от теоретического наличием потерь на трение и вихреообразование в турбине и компрессоре. Эффективные методы повышения экономичности ГТУ - регенерация теплоты, ступенчатое сжатие, расширение рабочего тела и др.

8