Согласование режимов работы элементов гту
Расходы рабочего тела по всем элементам ГТУ однозначно связаны между собой и на каждом установившемся режиме определяются параметрами рабочих тел.
Уравнение расхода газа в общем виде записывается как
Часто для получения статических характеристик ГТУ достаточно использовать приближенное уравнение расхода, что значительно упрощает расчет.
Расход воздуха через компрессор также зависит от режимных факторов и при постоянных параметрах наружного воздуха может быть представлен в виде
Расход воздуха через компрессор обычно представляется графически в виде характеристики компрессора (рис.4.1.).
Расходы рабочего тела через теплообменные аппараты зависят от режимов работы турбомашины, а их влияние на расход выражается через потери давления.
При установившихся режимах для каждого вала установки наблюдается баланс мощности турбин, компрессоров и внешних потребителей.
Уравнение
баланса мощности
зависит от тепловой схемы ГТУ и
рассматриваемого вала. Для турбокомпрессорного
вала, связанного с внешним потребителем,
уравнение баланса мощности имеет вид 
.
Для вала ГТУ, на котором расположен внешний потребитель,
,
где
- мощность на выходном валу установки;
n
и m
- число турбин и компрессоров на
рассматриваемом валу.
В том случае, когда рассматривается свободный вал, не связанный с приводом компрессора, мощность компрессора в последнем уравнении отсутствует.
Обычно внешний потребитель определяет характер изменения частоты вращения выходного вала, который зависит от снимаемой мощности. Так, если потребитель полезной нагрузки - электрогенератор, то частота вращения выходного вала ГТУ меняется в пределах неравномерности регулирования. При использовании ГТУ для привода насосов или центробежных нагнетателей диапазон изменения частоты вращения вала полезной мощности значительно больше и зависит от условий эксплуатации и особенностей потребителя мощности.
Для
турбомашин уравнение
отношений давлений определяет
общие степени повышения и понижения
давлений
и
.
В идеальном цикле ГТУ, когда потери
давления в трактах отсутствуют,
=
.
В реальных установках для любого режима
можно записать
,
где
- коэффициент общих потерь давления;
- коэффициент гидравлических потерь
давлений в трактах;
- число элементов газовоздушного тракта
между компрессором и турбиной низкого
давления.
В реальных турбомашинах следует учитывать следующие виды потерь давления:
потери давления во входном тракте. Давление перед компрессором
зависит от этих потерь
потери давления в тракте между компрессорами учитываются коэффициентом потерь давления
,
который расчитывается аналогично
входных потерь;тракт между компрессором и турбинной группой обычно характеризуется сопротивлением камеры сгорания и учитывается коэффициентом
тракт между турбинами оценивается коэффициентом
для тракта за турбинной группой потери давления оцениваются коэффициентом
.
Тогда давление за турбиной будет
определяться как
