9. Камеры сгорания гту
В камерах сгорания ГТУ осуществляется нагрев рабочего тела до заданной температуры за счет сжигания топлива в потоке сжатого воздуха.
Камеры сгорания современных ГТУ работают на газообразном топливе (в основном на природном газе) и на различных сортах жидкого топлива: газойле, керосине, дизельном топливе, соляровом масле, дистилляте.
Тепловой КПД камеры сгорания, учитывающий все тепловые потери:
(
),
где
-
потери теплоты от неполного сгорания
топлива (химический и физический
недожог). У современных камер сгорания
эти потери не должны превышать 1…5%
общего расхода теплоты при работе на
всем диапазоне рабочих нагрузок и 1…3%
при работе на рабочей нагрузке;
-
потери за счет отдачи теплоты в окружающее
пространство нагретой поверхностью
камеры и примыкающих к ней трубопроводов.
Эти потери обычно составляют не более
0,5 % расхода теплоты.
В
существующих камерах сгорания тепловой
КПД при работе на расчетном режиме
= 0,97…0,99.
Общий КПД камеры сгорания можно представить в виде произведения
кс= ткс 0кс.
У современных камер сгорания кс= 0,95…0,98.
Классификация гту
Международным стандартом ISO предусмотрена следующая классификация типовых конструктивных схем ГТУ.
Схема 1 - одновальная ГТУ простого цикла с возможной разбивкой компрессорной группы на две - три ступени сжатия (рис. 3.1.а).
Схема 2 - одновальная ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов и возможной разбивкой компрессорной группы с включением одного - двух охладителей (рис.3.1.б).
Схема 3 - двухвальная ГТУ с разрезным валом, свободной силовой турбиной (для привода полезной нагрузки) и устройством для подготовки рабочего тела (газогенератором). Газогенератор можно компановать из одного или нескольких компрессоров для сжатия рабочего тела, устройства для его подогрева (камеры сгорания или горячего теплообменника) и одной или нескольких турбин, используемых как привод компрессоров. В зависимости от конструктив-ной схемы газогенератора схема 3 может быть в нескольких вариантах.
В варианте схемы 3а (рис. 3.1.в) газогенератор выполнен по простой конструктивной схеме. В варианте 3б (рис. 3.1.г) рабочее тело подогревается в специальном («горячем») теплообменника за счет передачи теплоты от внешнего источника. В варианте 3в (рис.3.1.д) газогенератор кроме перечисленных элементов содержит регенератор. В варианте 3г (рис.3.1.е) газогенератор выполнен в виде двухвального турбокомпрессорного блока, в котором каждый из компрессоров приводится во вращение самостоятельной турбиной, а внешний потребитель - силовой турбиной СТ.
Схема 4 - двухвальная ГТУ с блокированной силовой турбиной и свободным турбокомпрессорным валом (рис.3.1.ж).
а)
б)
в)
г)
д)
ж)
з)
Рис.3.1. Типовые конструктивные схемы ГТУ
КС - камера сгорания; ОК - осевой компрессор; ГТ - газовая турбина; П - приемник энергии; Р - рекуператор; ТВД - турбина высокого давления; ТНД - турбина низкого давления; НУ - нагревательное устройство; КНД - компрессор низкого давления; КВД - компрессор высокого давления; СТ - силовая турбина; ПСВ - подогреватель сетевой воды; ВО - воздухообогреватель; КУ - котел-утилизатор.
Схема 5 - Одновальный или двухвальный (с разрезным валом и отдельной силовой турбиной) газотурбокомпрессорный агрегат с использованием энергетического потенциала, отбираемого для производственных нужд рабочего тела (сжатого воздуха или горячего газа) (рис.3.1.з).