Для достаточно полной регенерации требуются громоздкие теплообменники, поэтому на практике R = 0,6 – 0,8, а чаще все ГТУ строят без регенерации (для простоты схемы и меньшей стоимости).
Другим способом повышения экономичности ГТУ является использование промежуточного, охлаждения и подогрева рабочего тела.
Названным способом уменьшают работу сжатия в компрессоре промежуточным охлаждением воздуха, и увеличивают работу расширения газов в ГТ – промежуточным подогревом газа.
Однако применение такого способа усложняет конструкцию ГТУ, поэтому в настоящее время в реальных схемах применяется не более одного или двух промежуточных охладителей воздуха и одного промежуточного подогревателя.
Еще одним способом повышения экономичности ГТУ являются схема с утилизацией теплоты выхлопных газов.
Как следует из рассмотренного выше, в настоящее время существует ряд способов повышения экономичности ГТУ.
1. Способ повышения экономичности за счет применения регенерации тепла отработавших в турбине газов.
2. Способ повышения экономичности за счет ступенчатого сжатия воздуха с промежуточным его охлаждением.
3. Способ повышения экономичности за счет применения ступенчатого сгорания газа (его подогрева).
4. Способ повышения экономичности за счет создания сложных и многовальных установок, что дает возможность повышать экономичность при работе на частичных нагрузках.
5. Способ повышения экономичности за счет создания комбинированных установок, работающих по парогазовому циклу и с поршневыми камерами сгорания.
Для
повышения экономичности ГТУ одним из наиболее распространенных решений является
установка с регенерацией тепла уходящих газов , принципиальная схема которого
изображена ниже (рис. 2.9).
По такой схеме продукты сгорания (ПС) после ГТ имеют более высокую температуру, чем воздух, поступающий в КС после сжатия в компрессоре. Это дает возможность усовершенствовать работу установки за счет использования тепла выхлопных газов для предварительного подогрева воздуха перед КС. Цикл ГТУ с регенерацией (рис. 2.10 и 2.11) отличается от простого цикла идеальной ГТУ процессами подогрева в регенераторе (2 – 5) и отвода теплоты от выхлопных газов (4 – 6).
При полной регенерации теплоты Т2 = Т6
и Т5 = Т4 (штрихованные
линии – изотермы), поэтому Т4 – Т6 = Т5 – Т2.
Количество теплоты, подведенной в цикле от внешнего
источника,
q1 = Ср (Т3 – Т5),
а количество теплоты, отданной холодному источнику (окружающей среде), q2 = Ср (Т6 – Т1),
поэтому КПД цикла с полной регенерацией будет равен:
. (2.17)
|
|
|
|
Рис.2.10. Диаграмма p-v цикла ГТУ с регенерацией |
Рис. 2.11. Диаграмма T-s цикла ГТУ с регенерацией |
Если принять 
, то последнее
уравнение преобразуется к виду:
. (2.18)
В действительности воздух в теплообменнике нагревается лишь до температуры Т5' < Т5, а уходящие газы охлаждаются до температуры Т6' < Т6, что делает регенерацию неполной. Обычно регенератор представляет собой трубчатый теплообменник с высокоскоростными потоками в трубах для получения высоких коэффициентов теплоотдачи от газов и воздуха.
Регенеративный подогрев сжатого воздуха характеризуется, как отмечалось выше, степенью регенерации R, которая составляет 0,6 – 0,8. Регенерация позволяет повысить экономичность ГТУ также и при работе на частичных нагрузках. Экономия топлива за счет регенерации составляет 22 – 28 %.
ГТУ с промежуточным охлаждением и подогревом рабочего тела (ступенчатым сжатием). Уменьшить работу сжатия в компрессоре можно промежуточным охлаждением, а увеличить работу расширения в ГТ – промежуточным подогревом газа (рис. 2.12).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
