Циклы газотурбинных установок. В газотурбинных установках подвод теплоты к рабочему телу происходит при p=const или υ=const

В газотурбинных установках подвод теплоты к рабочему телу происходит при p=const или υ =const. На рисунке 3 представлена схема наиболее распространенного типа газотурбинной установки со сгоранием топлива при p=const, а на рисунке 4 ее цикл в координатах Р, υ и T, S.

Компрессор К, расположенный на одном валу с газовой турбиной Т, засасывающей атмосферный воздух с давлением Р₁ и сжимая его с повышением давления Р₂ нагнетает в камеру сгорания КС. Туда же топливным насосом ТН, приводимым в действие газовой турбиной, подается жидкое топливо. Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания КС.

Сгорание происходит при постоянном давлении. Из камеры сгорания газы поступают в турбину, приводят ее в действие, а затем выбрасываются в атмосферу.

Идеальный цикл ГТУ состоит из двух адиабат и из двух изобар. В компрессоре К происходит адиабатное 1-2 сжатие рабочего тела до давления Р₂, затем изобарный 2-3-4 подвод теплоты q₁ в камере сгорания КС, адиабатное 4-5 расширение газов на лопатках газовой турбины Т и изохорный 5-6-1 отвод теплоты к холодному источнику (внешней среде).

Рисунок 3 Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при p=const

Рисунок 4 Диаграммы циклов ГТУ с подводом теплоты при p=const

В рассматриваемом цикле λ _р=λ -1 и формула термического кпд 11 примет вид

. (21)

Так как Р₄/Р₂=λ =1, Р₂/Р₅= Р₂/Р₁=(ν ₁/ν ₂)^К=ε ^К,

Ν ₄/ν ₂=ρ, ν ₂/ν ₁=1/ε, ν ₆/ν ₁= ν ₅/ν ₁=ε _ν .

Тогда .

И термический кпд цикла формула 21 примет вид

(22)

В газотурбинных двигателях часто в место степени сжатия ε принимают степень повышения давления в компрессоре β =Р₂/Р₁. Так как (ν ₁/ν ₂)^К=ε ^К= Р₂/Р₁=β, то

(23)

Как видно из формулы 1.23 термический кпд цикла зависит от работы компрессора, сжимающего воздух и свойства рабочего тела (показателя адиабаты К). Чем выше показатель адиабаты К, большее сжатие воздуха компрессором (больше ε или β), тем выше fη.

При изменении нагрузки ГТУ (процесс расширения показан штриховыми линиями на рисунке 4) степень сжатия и показатель адиабаты К не меняются, поэтому η _t=const.

Удельная работа цикла при λ _р=1, λ =1, ε _υ =ρ

(24)