6. Дайте определение понятию «степень регенерации». Какое отличие между понятиями «предельная» и «полная» регенерация.

Теоретически в регенераторе воздух можно нагреть до температуры Т₄, а газы охладить до температуры Т₂, но практически это невозможно из-за необходимости обеспечения перепада температур при теплообмене T₆<T₄, а Т₅>Т₂. Отношение количества теплоты, переданной воздуху в регенераторе, к тому количеству, которое могло быть передано при охлаждении газов до температуры поступающего в регенератор воздуха Т₂, согласно приведенному выше определению представляет собой степень регенерации

.

(6.6)

В цикле, в котором σ = 1, имеет место предельная регенерация, отличающаяся от полной тем, что часть теплоты в изобарном процессе охлаждения, изображаемая площадью а–1–5–с, отдается окружающей среде.

На практике для судовых ГТУ с теплообменниками рекуперативного типа, в которых теплота передается от газов к воздуху через разделяющую их стенку, значение σ равно 0,5÷0,8. При этом эффективный КПД установки достигает 26÷28 % и обеспечивается экономия в расходе топлива до 20÷25 % по сравнению с установками без регенерации.

7. Выведите выражение для термического кпд гту с регенерацией теплоты.

Выражение для термического к.п.д. регенеративного цикла ГТУ при изобарном подводе теплоты и адиабатном сжатии рабочего тела вытекает из общего понятия термического КПД и рис.6.5:

.

(6.7)

Обычно при расчете ГТУ задают температуры Т₁ и Т₃ и степень повышения давления β, что позволяет по уравнению (6.2) определить температуры Т₂ и Т₄. Если известна степень регенерации σ, из равенства (6.6) можно найти температуру воздуха после регенератора Т₆. Затем из уравнения теплового баланса регенератора

(6.8)

рассчитываем температуру T₅. Определив температуры во всех характерных точках цикла, вычисляем значение η_t по формуле (6.7).

В случае предельной регенерации Т₅=Т₂, а Т₆=Т₄, поэтому формула (6.7) приобретает вид

.

(6.9)

С помощью уравнения (6.2) можно установить, что

.

(6.10)

Подставив выражение (6.10) в формулу (6.9), получим

.

(6.11)

Следовательно, термический к.п.д. цикла ГТУ с подводом теплоты при р=const с адиабатным сжатием и предельной регенерацией зависит только от температуры Т₄ в конце адиабатного расширения, так как начальная температура Т₁ почти постоянна. Из выражения (6.11) видно, что термический КПД регенеративного цикла в отличие от КПД обычного цикла растет с уменьшением степени повышения давления β=p₂/р₁.

Отношение температур (Т₂–T₁)/(T₃–T₄) представляет собой отношение технических работ компрессора и турбины L_к/L_т. Для установки с предельной регенерацией, как следует из выражения (4.10),

.

(6.12)

и при p₂ →p₁ L_к/L_т →T₁/T₃. Таким образом, при увеличении термического к.п.д. регенеративного цикла за счет снижения β уменьшается отношение L_к/L_т, что приводит к росту внутреннего КПД действительного цикла установки.