Цикл газотурбинной установки с регенерацией теплоты. Схема реализации цикла.
Регенерация теплоты в ГТУ заключается в подогреве воздуха, поступающего из компрессора в камеру сгорания, отработавшими газами турбины.
Схема ГТУ с подводом теплоты при 
и с регенерацией теплоты представлена на рис 3.8.
Рис. 3.8. Схема ГТУ с регенерацией теплоты:
1 – камера сгорания; 2 – осевой воздушный компрессор; 3 – регенератор (теплообменник); 4 – газовая турбина; 5 – электрогенератор (нагрузка); 6 – топливный насос; 7 – топливный бак.
Воздух из компрессора 2 поступает в регенератор 3,где посредством теплопередачи от отработавших в турбине 4 газов подогревается и поступает в камеру сгорания 1. Подогрев воздуха в регенераторе 3 уменьшает количество теплоты, которое необходимо подвести к нему в камере сгорания 1 для достижения заданной максимальной температуры цикла.
Уходящие из газовой турбины 4 продукты сгорания топливной смеси имеют достаточно высокую температуру, поэтому использование их теплоты в цикле ГТУ повышает термический КПД установки. Если для подогрева воздуха используется вся теплота отработавших газов, то такой цикл называется циклом с полной (предельной) регенерацией.
Степень регенерации – это отношение количества теплоты, переданной воздуху, к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано ему при охлаждении газов до температуры воздуха на выходе из компрессора.
Идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении и с регенерацией теплоты представлен на рис. 3.9.
|
|
|
Рис. 3.9. Термодинамический идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при и с регенерацией теплоты на P-V и T-S и i-Sдиаграммах.
Процессы цикла:
1–2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре с повышением давления от 
до 
и температуры от 
до 
;
2 – 6p - изобарный (при 
) подогрев воздуха в регенераторе с подводом теплоты 
и повышением температуры от до 
;
6p – 3 - изобарное (при ) расширение рабочего тела в камере сгорания с подводом теплоты 
от сгорания топливной смеси с повышением температуры от до 
;
3 – 4 - адиабатное расширение продуктов сгорания на лопатках газовой турбине и в сопловом аппарате до начального давления воздуха с понижением температуры от до 
;
4 – 5p – изобарная (при 
) отдача теплоты в регенераторе от отработавших в турбине продуктов сгорания топливной смеси к сжатому в компрессоре воздуху;
5p – 1 - условный изобарный (при ) отвод теплоты 
при возвращении системы к начальному состоянию с параметрами 
(В действительности – это два процесса: выброс из регенератора в атмосферу всех продуктов сгорания и всасывание в компрессор новой порции воздуха.)
Простейшая схема газотурбинной установки.
|
|
|
В газовой турбине рабочим телом служат газообразные продукты сгорания топлива в смеси с воздухом.
По принципу действия газовая турбина аналогична паровой. В ее проточной части расширение рабочего тела (газа) также сопровождается превращением теплоты в кинетическую энергию газового потока, которая затем преобразуется в механическую работу нам валу вращающегося ротора.
Принципиальная схема простейшей ГТУ показана на рис. 14.1.
Рис. 14.1. Принципиальная схема простейшей ГТУ
ТН – топливный насос; К – компрессор; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; Г – электрический генератор
Эта схема с подводом тепла при постоянном давлении. Изобразим цикл идеальной газотурбинной установки (цикл Брайтона) в Р–v и T–s диаграммах рис. 14.2.
Рис. 14.2. Цикл идеальной ГТУ в Р–v и T–s диаграммах
На рис. 14.2 1-2 – процесс изоэнтропного сжатия в компрессоре с увеличением давления, 2-3 – подвод тепла к сжатому газу в камере сгорания по изобаре с увеличением удельного объема и температуры, 3-4 – изоэнтропное расширение газа в турбине с меньшением температуры, удельного объема и давления, 4-1 – процесс охлаждения рабочего тела с уменьшением температуры и удельного объема.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 946; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!