Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Цикл ГТУ с регенерацией тепла






Как отмечалось выше, главной целью технической термодинамики является выяснение возможностей повышения экономической (термодинамической) эффективности превращения теплоты в работу в тепловых двигателях. С этой точки зрения газотурбинная установка представляет собой наиболее совершенный способ превращения теплоты в работу, однако ГТУ обладает ограничениями, связанными, в частности, с термостойкостью конструкционных материалов. Это обстоятельство ограничивает максимально допустимую температуру рабочего тела на выходе из камеры сгорания (на входе в турбину) значениями порядка 1200…1350оС. Другое ограничение связано с возможностями повышения давления в компрессоре газотурбинной установки, которое, как правило, не превышает 7…8. В связи с этим встаёт актуальная задача повышения термического КПД без повышения максимальных параметров рабочего тела. Это достигается введением регенерации тепла, под которой понимается использование части тепла, отводимого к нижнему источнику, внутри цикла, т.е. в качестве части тепла, подводимого к рабочему телу.

Общий термодинамический анализ циклов тепловых двигателей приводит к однозначному результату: организация регенерации тепла (если она принципиально возможна и конструктивно выгодна) в цикле теплового двигателя любой конструкции приводит к повышению его термического коэффициента полезного действия. Следует иметь в виду, что организация регенерации тепла в цикле теплового двигателя в прямом значении приведённого выше определения не всегда возможна. Для возможности её осуществления необходимо, чтобы в цикле существовали одинаковые интервалы температур в процессах отвода тепла от рабочего тела и подвода тепла к нему. Особенно наглядно возможность регенерации тепла может быть проиллюстрирована на диаграмме T – s. В самом деле, в том случае, когда температура продуктов сгорания T 4 превышает температуру воздуха на выходе из компрессора T 2 (см. рис. II.2), часть теплоты, отдаваемой в атмосферу, в принципе может быть передана сжатому воздуху после компрессора. Это обстоятельство повышает термический КПД двигателя. Принципиальная схема ГТУ с регенерацией тепла показана на рис. II.8.

Что касается конструктивной выгоды, то можно утверждать, что регенерация тепла в транспортных установках (особенно в авиации) конструктивно невыгодна, так как её введение требует усложнения установки, что неизбежно приведёт к увеличению её веса и, что особенно важно, к уменьшению надёжности. В стационарных же установках (и в некоторых случаях в наземном и водном транспорте) введение регенерации во многих случаях возможно и выгодно.

 

Ввиду конечности размеров регенеративного теплообменника продукты сгорания охлаждаются в нём до температуры , несколько превышающей температуру поступающего из компрессора воздуха , который в свою очередь нагревается до температуры , ниже температуры поступающих в регенеративный теплообменник продуктов сгорания .

 

Расчёт температур и составляет предмет теории теплообмена и не может быть получен в рамках термодинамики. Здесь считается, что при идеальной теплоизоляции регенеративного теплообменника температуры и связаны соотношением

 

где величина

носит название степени (или полноты) регенерации и считается заданной.

В соответствии со схемой (рис. II.8) и диаграммой T–s регенеративного цикла ГТУ (рис. II.2) его термический КПД будет вычисляться следующим образом:

Найдя из и и учтя связь и с и (см. таблицу II.1), находим

В предельном случае отсутствия регенерации получаем выражение для термического КПД исходного цикла, а при полной регенерации имеем

Р12.Т2 ГТУ p =Const (анализ) 2.0 часа





© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.