- •Топливо и его состав
- •Классификация органического топлива
- •Состав топлива
- •Состав твердого и жидкого топлива
- •Элементный состав топлива
- •Состав газообразного топлива
- •Теплота сгорания топлива (теплотворная способность)
- •Горение топлива
- •Расчеты горения топлива
- •Количество воздуха для горения
- •Состав и количество продуктов сгорания
- •Определение энтальпии продуктов сгорания
- •Определение температуры сгорания Различают: 1) калориметрическую
- •9. Камеры сгорания гту
- •Классификация гту
- •Классификация гту
- •13 Схема простейшей гту прерывистого горения (при постоянном объеме)
- •14 Показатели эффективности циклов гту
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении
- •Термодинамический цикл гту с подводом теплоты при постоянном объеме
- •17 Сравнение идеальных циклов гту
Классификация гту
В зависимости от способа подвода теплоты:
ГТУ с подводом теплоты Q при постоянном давлении р=const;
ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме V=const.
В зависимости от способа организации холодного источника (отвода теплоты Q):
1) ГТУ открытого цикла; 2) ГТУ закрытого цикла; 3)ГТУ полузакрытого цикла.
ГТУ открытого цикла - ГТУ, в которой рабочее тело поступает из атмосферы, однократно проходит через все элементы ГТУ и выбрасывается в атмосферу.
ГТУ закрытого цикла - когда рабочее тело непрерывно циркулирует по замкнутому контуру, а подвод и отвод теплоты осуществляется в специальных теплообменниках.
ГТУ полузакрытого цикла - это установки промежуточной схемы между ГТУ открытого и закрытого циклов.
Рабочим телом ГТУ открытого цикла служит атмосферный воздух и продукты сгорания топлива, в ГТУ замкнутого цикла - СО2, гелий, воздух.
В зависимости от конструктивных требований, условий запуска, регулируемых режимов работы различают:
1)одновальные ГТУ; 2)двухвальные ГТУ; 3)трехвальные ГТУ.
В зависимости от использования теплоты уходящих газов:
1)с регенерацией теплоты уходящих газов; 2)без регенерации теплоты.
По назначению:
энергетические (для привода электрических генераторов);
приводные (для привода центробежных насосов и нагнетателей);
транспортные (в качестве двигателей в авиации, железно-дорожном транспорте, водном транспорте, военной технике).
12. Принципиальная схема газотурбиной установки непрерывного горения (р=const)
1- воздушный фильтр
воздушный компрессор
камера сгорания
турбина газовая
нагрузка ГТУ (насос)
п
1
усковой двигатель
Рис. 3.1. Тепловая схема одновальной ГТУ
4 а - силовая турбина
Рис.3.2. Тепловая схема двухвальной ГТУ
Атмосферный воздух через фильтр 1 поступает в компрессор 2. После сжатия в компрессоре воздух с р2=4…6 кг/см2 и t2=180…2400C поступает в камеру сгорания двигателя 3. Туда же из системы подготовки топливного газа непрерывно подается топливный газ, который, смешиваясь с воздухом, сгорает. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания с температурой, обусловленной жаропрочностью лопаток газовой турбины (700…1100 0С), направляется на лопатки газовой турбины 4. В газовой турбине тепловая энергия преобразуется в механическую энергию вращения вала.
Мощность, развиваемая турбиной, частично затрачивается на привод воздушного компрессора и других вспомогательных механизмов (60…75%), а оставшаяся часть передается потребителю 5.
После прохождения газовой турбины продукты сгорания с t4=400…450 0С выбрасываются в атмосферу.
Запуск ГТУ производится пусковым двигателем 6, а зажигание топлива осуществляется при запуске с помощью установленной в камере сгорания электрической свечи.
ГТУ с разрезным валом широко используются для облегчения и улучшения регулирования режимов работы, особенно в условиях переменной нагрузки.
13 Схема простейшей гту прерывистого горения (при постоянном объеме)
ГТУ со сгоранием при V=const отличаются от ГТУ со сгоранием при р=const, в основном, устройством и принципом работы камеры сгорания, что определяет и характер протекания самого цикла.
П
Рис.3.3.
Камера сгорания ГТУ при V=const
топливо - воздушной смеси.
Рабочий процесс в закрытой камере сгорания происходит следующим образом: после заполнения камеры сгорания воздухом клапан 2 закрывается и только после этого подается через клапан 1 топливо. Образовавшаяся топливно-воздушная смесь воспламеняется электрической свечей 4. Клапан 3 в это время закрыт. Процесс сгорания происходит при V=const. Температура и давление газов в камере сгорания резко повышаются. В конце процесса сгорания клапан 3 открывается и газы направляются в турбину.
По мере выпуска газов их температура и давление в камере сгорания снижаются. Когда их давление упадет до определенной величины, открывается впускной клапан 2 и в камеру сгорания начинает поступать свежий воздух. С помощью этого воздуха происходит продувка камеры сгорания с целью более полного удаления оставшихся газов и одновременного охлаждения камеры сгорания и рабочих лопаток турбины.
В конце продувки выпускной клапан 3 закрывается и камера сгорания заполняется сжатым воздухом, после чего процесс снова повторяется.
Недостатки схемы ГТУ при V=const:
наличие клапанов и распределительного механизма в значительной степени усложняют конструкцию камеры сгорания; это ведет к уменьшению надежности и сроков службы камеры сгорания;
наличие пульсации газового потока может привести к опасным вибрациям лопаток газовой турбины, что может привести к их поломке;
вследствие того, что газ проходит через клапан, он дросселируется и за счет этого снижается КПД ГТУ;
КПД ГТУ снижается и потому, что при переменном давлении турбина работает на протяжении большей части цикла на нерасчетном режиме.