Влияние потерь на экономичность газотурбинных установок

Рост потерь в турбине и компрессоре уменьшает полезную ра­боту турбины и увеличивает мощность, потребляемую компрессо­ром, что приводит к уменьшению удельной работы Я, коэффици­ента полезной работы tp и кпд газотурбинной установки х\ соответ­ственно на Д#, Аф и, Ат).

Влияние кпд турбины и компрессора на удельную работу, ко­эффициент полезной работы и кпд ГТУ можно оценить по следу­ющим формулам:

где Дт]_т> Ат)к — изменения кпд турбины и компрессора.

Изменение кпд турбины и компрессора на 1 % изменяет соответственно удельную работу ГТУ на ⁴/_ф и на (¹1< р — 1)%. Влияние, компрессора меньше, так как его мощность меньше мощности турбины. По тем же причинам коэффициент полезной работы ГТУ больше зависит от потерь в турбине, чем в компрессоре.

Относительное изменение кпд ГТУ г\ зависит от степени реге­нерации а, кпд турбины т)_т и компрессора т]к.

Сопротивление газового и воздушного трактов также влияет на основные показатели ГТУ. Разобьем газовый и воздушный тракты на простые участки (рис. 75). На каждом из них относи­тельная потеря давления

Р»с. 75. Схема трактов ГТУ:

1 — фильтр и глушитель на входе, 2 — воздуховод низкого давления, 3 — воз­духовод высокого давления, 4 — реге­нератор, 5, 7 — тракты выхлопных га­зов после регенератора в до него, 6 — глушитель на выходе, 8 — камера сго­рания, 9 — тракт подогретого воздуха

где Apt — потеря давления на t-м участке; p_t — давление в начале-t-ro участка.

Отношение давления за t-м участком к давлению перед ним

Полная потеря давления связана с потерями на отдельных уча­стках:

где g=2g<. ■

В ГТУ с.регенерацией А, ~0, 9.

Влияние потерь давления на коэффициент полезной работы можно определить по формуле

Дер.

где Аф=ф —q> o; Фо — значение ф при отсутствии гидравлических потерь.

Влияние гидравлических потерь на кпд ГТУ можно рассчитать по формуле

■ 1о 1—«V

где Ar\ = ц — т]о, a v*= mg/[ (e^m — 1) фо].

Уменьшение коэффициента полезной работы и кпд ГТУ прямо пропорциональны относительной потер£ давления |.

Механические потери в подшипниках, на привод масляного на­соса и другие влияют на кпд ГТУ так же, как потери в турбине и компрессоре.

Эффективную мощность ГТУ определяют как разность мощно­стей турбины N_it компрессора N_K и мощности AN_M, затрачиваемой на механические потери:

Отношение разности мощности турбины -я мощности, затрачи­ваемой на механические потери, к мощности турбины называют механическим кпд ГТУ:

Снижение кпд из-за механических потерь зависит не только от, но и от ф:

Утечки воздуха и газа прежде всего возникают в уплотнениях компрессора и турбины.

Пусть AG_K — утечка воздуха высокого давления через уплот­нение компрессора, a AG_T — утечка газа высокого давления через уплотнение турбины. Обозначим относительные утечки через ак= — AG_K/G и a_T=AGJG.

Влияние утечек на кпд можно рассчитать по формуле

где г|о и tj — кпд без учёта и с учетом влияния утечек.

" Хорошее качество уплотнений турбин и компрессоров позволя­ет поднять кпд ГТУ за счет уменьшения утечек.

Контрольные вопросы

1. Как зависит кпд простой ГТУ от степени сжатия?

2. Каково влияние регенерации на кпд ГТУ?

3. Для чего применяют промежуточные подогрев рабочего тела и охлажде­ние воздуха в ГТУ?

4. Каковы особенности ГТУ атомных электростанций?

5. Как влияют потери на экономичность ГТУ?

Глава третья