Снижение температуры на входе в компрессоре Т1 влияет на ηi даже в большей степени, чем повышение Т3, но Т1 зависит от климатических условий региона, где расположена ГТУ. Поэтому ГТУ экономичнее работает в районах с более низкой среднегодовой температурой воздуха.
На рис. 2.6 приведена зависимость КПД идеального и действительного циклов со сгоранием при р = const от степени повышения давления в компрессоре β и температуры газов перед турбинойt3. С увеличением β растет и значение КПД, но этот рост ограничивается допускаемой температурой газов, поступающих на лопатки газовой турбины.
Теоретически возможен цикл и с изохорным подводом теплоты (v = const), когда процесс в КС периодический: подача воздуха, топлива, сгорание с повышением давления и выпуск газов в турбину.
Такие ГТУ с пульсирующим рабочим процессом (при v = const) имеют более высокий термическим КПД, но из–за значительно большей сложности, вызывающей необходимостью иметь в КС впускные и выпускные клапана, строятся редко.
При сгорании топлива в закрытой КС постоянного объема, начальное давление рабочего газа может быть значительно более высоким, чем при сгорании в КС с постоянным давлением.
На
рис. 2.7 представлена элементарная схема ГТУ постоянного объема сгорания.
Камера сгорания 1 снабжена тремя клапанами, в том числе для подачи топлива 3,
подачи воздуха 2 и выхода рабочего газа 4. После заполнения камеры воздухом из
компрессора 6 клапан 2 закрывается. Вслед за этим через клапан 3 подается
определенная порция топлива (газообразное или жидкое), и этот клапан также
закрывается.
В камере сгорания образуется горючая смесь и от электрического запала осуществляется процесс сгорания при неизменном объеме камеры, так как клапан 4 также остается закрытым. Давление в камере мгновенно повышается в несколько раз. Потом открывается клапан 4, и газы устремляются к соплам газовой турбины 5. В результате истечения газа из камеры давление в камере быстро снижается, поэтому и давление перед сопловым аппаратом турбины будет переменным. После спада давления в камере снопа открывается клапан 2 и осуществляется продувка камеры воздухом. Продувочный воздух из камеры проходит через газовую турбину и охлаждает ее рабочие элементы (лопатки, диск). Вслед за этим закрывается клапан 4. вновь поступает порция топлива, осуществляется очередной: процесс сгорания, т. е. один за другим повторяются циклы работы камеры сгорания. Время одного цикла в камере сгорания составляет от 0,8 до 1,4 с. Таким образом, в течение одной минуты в камере сгорания совершается до 60 или более циклов горения.
Рис. 2.8. Цикл ГТУ го сгоранием при постоянном объеме.
На рис. 2.8 представлен в p-v и T-s диаграммах цикл идеального процесса со сгоранием при постоянном объеме (цикл Гемфри). Он состоит из адиабатного сжатия 1 – 2, подвода тепла при постоянном объеме 2 – 3 и адиабатного расширения 3 – 4. Изобара 4 – 1 замыкает цикл.
Термический КПД цикла:
, (2.9)
где q2 = cp (T4 – T1) – потеря тепла с отходящими газами:
q1 = cv (T3 – T2) – тепло, сообщаемое при постоянном объеме.
С учетом ηm и ηk относительный внутренний КПД действительного цикла газовой турбины со сгоранием при постоянном объеме будет:
. (2.10)
Здесь
, (2.11)
где 
– конечная температура воздуха за компрессором при
политропном сжатии.
Теоретически цикл при v = const характеризуется более высоким КПД по сравнению с циклом при р = const.
Недостатки. В реальных установках с постоянным объемом сгорания, обычно более сложных по устройству в сравнении с турбинами с постоянным давлением сгорания, приходится считаться, кроме обычных потерь, с потерями, связанными с переменным давлением газа, выходящего из камеры сгорания. Последнее обстоятельство в значительной мере будет снижать термический КПД цикла и относительный внутренний КПД газовой турбины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.