Гту и примеры их исполнения. Схемы и термодинамические циклы гту.
Газотурбинные установки — ГТУ имеют единичную электрическую мощность от двадцати киловатт до нескольких десятков мегаватт. Электрический КПД современных газотурбинных установок составляет 33–39%. С учетом высокой температуры выхлопных газов в мощных газотурбинных установках имеется возможность комбинированного использования газовых и паровых турбин. Такой инженерный подход позволяет существенно повысить эффективность использования топлива и увеличивает электрический КПД установок до 57–59%.
Бывает ГТУ открытого цикла и замкнутого цикла.
ГТУ открытого цикла.
Компрессор забирает воздух из атмосферы, сжимает его до нужного давления и подает в камеру сгорания.
Туда также поступает топливо от топливного насоса. В камере сгорания происходит горение топлива. Образующиеся продукты горения поступают в газовую турбину, приводя его ротор в движение.
Компрессор приводится в действие газовой турбиной. Но потребляемая им мощность, меньше выработанной мощности ГТУ. В результате газовая турбина одновременно с вращением компрессора дает полезную мощность на привод электрогенератора. Пусковой мотор необходим для раскручивания системы роторов.
ГТУ замкнутого цикла.
Газ при низких параметрах поступает в компрессор, где сжимается а затем направляется в газовый котел. В котле сжатый газ нагревается до высокой t, а затем с высокими параметрами поступает в газовую турбину и совершает в ней работу. После ГТ рабочее тело поступает в ОХЛ, где передает теплоту воде или окр. воздуху, затем вновь поступает в компрессор.
2- адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;
3- изобарный подвод тепла;
4- адиабатное расширение рабочего тела в турбине;
1- изобарный отвод теплоты с продуктами сгорания в атмосферу
При охлаждении рабочего тела в охладителе в ГТУ с замкнутым циклом и в атмосфере для ГТУ с открытым циклом энергия не затрачивается и не получается. Поэтому процесс ГТУ без ущерба для точности можно условно замкнуть изобарой охлаждения.
Профили сопловых и рабочих лопаток. Условные обозначения типов профилей.
Лопаточный аппарат турбины состоит из неподвижных направляющих и подвижных рабочих лопаток и предназначен для наиболее полного и экономичного преобразования потенциальной энергии пара в механическую работу.
Поперечное
сечение лопатки в пределах ее рабочей
части называется профилем лопатки. По
профилю различают активные и реактивные
лопатки (рис. 18).
Угол β1 называется входным, а угол β2 — выходным углом лопатки. У активных лопаток турбин прежней постройки (рис. 18, а) профиль почти симметричный, т. е. входной угол мало отличается от выходного. В реактивных лопатках (рис. 18, б) профиль несимметричный, выходной угол значительно меньше входного. Для повышения эффективности работы лопаток входные кромки профилей закругляют, а каналы, образованные профилями, выполняют сходящимися. Современные профили активной и реактивной лопаток с обтекаемой входной кромкой показаны на рис. 18, в и г. Основные характеристики профиля лопаток следующие:
1.средняя линия профиля — геометрическое место центров окружностей, вписанных в профиль;
2.геометрические углы: входа β1 л — угол между касательной к средней линии при входе и осью решетки; β2 л — то же при выходе;
3.углы входа и выхода потока пара: β1 — угол между направлением потока пара при входе на рабочую лопатку и осью; β2 — то же при выходе;
4.угол атаки i — угол между направлением потока пара при входе на рабочую лопатку и касательной к входной кромке по средней ЛИНИИ, Т. е. i = β1л – β1;
5.хорда профиля b — расстояние между концами средней линии;
6.угол установки βУ — угол между хордой профиля и осm. решетки;
7.ширина профиля В — размер лопатки по направлению оси турбины;
8.шаг t — расстояние между сходственными точками соседних профилей.
Входная кромка современных профилей направляющих и рабочих лопаток малочувствительна к отклонению угла потока на входе. Это позволяет при расчете профиля лопатки допустить углы атаки до 3—5° в любом сечении по высоте лопатки. Входную кромку профилей лопаток при дозвуковой скорости делают толстой и тщательно закругляют, что снижает вихревые потери на входе в канал и повышает вибрационную, коррозионную и эрозионную стойкость лопаток. Такая форма входной кромки обеспечивает на переменных режимах меньшее влияние изменения угла атаки на к. п. д. лопатки, а также более полное использование входной энергии ступеней.