5 Цикл гту с двухступенчатым сжатием, двухступенчатым расширением и регенерацией
Рисунок 5.1 – Схема установки: кнд – компрессор низкого давления; квд – компрессор высокого давления; твд – турбина высокого давления; тнд – турбина низкого давления; зу – запальное устройство; КС-1, КС-2 – первая и вторая камеры сгорания (соответственно); 1 – регенеративный подогреватель сжатого воздуха; 2 - электрогенератор; 3 – промежуточный охладитель сжатого воздуха.1-2 - изоэнтропное сжатие воздуха в кнд; 2-3 - изобарное охлаждение воздуха в промежуточном охладителе; 3-4 - изоэнтропное сжатие воздуха в квд; 4-9 - подвод теплоты в регенераторе; 9-5 - подвод теплоты в КС-1; 5-6 - изоэнтропное расширение рабочего тела в твд; 6-7 - подвод теплоты в КС-2; 7-8 - изоэнтропное расширение рабочего тела в тнд; 8-10 - отвод теплоты отработавших газов в регенераторе; 10-1 - изобарный отвод теплоты в атмосферу.
Рисунок 5.2 - Графики цикла в T-S – координатах
При
двухступенчатом сжатии конечное
давление достигается последовательным
сжатием в двух компрессорах, поэтому
степень повышения давления в каждой
ступени будет равна
,
следовательно, изменяются температуры
(удельные энтальпии) в конце процессов
сжатия и расширения.
Если учесть зависимость теплоемкости от температуры, то по таблицам Ривкина можно найти относительное давление.
Таблица 5.1
T1 = T3 |
300,15
|
300,15
|
h1 |
300,42
|
300,42
|
T5 = T7 |
1073,15 |
1073,15 |
h2 |
365,84
|
411,38
|
T2 = T4 |
365,15
|
410,15
|
h3 |
300,42
|
300,42
|
T6 = T8 |
901,15
|
811,15
|
h4 |
365,84
|
411,38
|
π01 |
1,3884
|
1,3884
|
h5 |
1130,3
|
1130,3
|
|
2,7768
|
4,1652
|
h6 |
934,41
|
834,38
|
|
151,19
|
151,19
|
h7 |
1130,3
|
1130,3
|
|
75,595
|
50,39667
|
h8 |
934,41
|
834,38
|
|
365,84
|
427,9602
|
T2д = T4д |
375,15
|
426,15
|
|
934,41
|
872,8496
|
T6д = T8д |
924,15
|
846,15
|
Согласно относительным давлениям из таблицы Ривкина выписываем температуры и удельные энтальпии: T2, h2, T6, h6. При равенстве отношении давлений P2/P1 = P4/P3 = P5/P6 = P7/P8 сохраняется равенство температур T2 = T4, T6 = T8. Действительные температуры и удельные энтальпии в конце необратимых процессов сжатия и расширения определяют по формулам относительных КПД компрессора и турбины.
При равенстве относительных КПД получаются равенства
T4д = T2д, T8д = T6д, h4д = h2д, h8д = h6д.
В случае предельной регенерации σ = 1, температура воздуха после регенератора Tа = T6д = T8д и соответственно hа = h6д = h8д.
Таблица 5.2
Вел-на |
Расчетная формула |
Размер-ть |
σ = 1 |
σ = 0.7 |
|||
√β1 |
√β2 |
√β1 |
√β2 |
||||
Энталь. в точке (а) |
hа = h6д = h8д |
кДж/кг |
959,8757
|
872,8496
|
— |
— |
|
Энталь. в точке (а) |
|
кДж/кг |
— |
— |
784,5976
|
739,382789
|
|
Энтроп. в точке (1) |
|
кДж/кг ∙ K |
Для √β1 |
Для √β2 |
|||
0,0989108
|
0,098911
|
||||||
Энтроп. в точке (2) |
S2 = S1 |
кДж/кг ∙ K |
0,0989108
|
0,098911
|
|||
Энтроп. в точке (3) и (4) |
|
кДж/кг ∙ K |
1,2483108
|
-0,215989
|
|||
Энтроп. в точке (5) и (6) |
|
кДж/кг ∙ K |
2,3977108
|
0,815811
|
|||
Энтроп. в точке (7) и (8) |
|
кДж/кг ∙ K |
2,5966108
|
1,131611
|
|||
Энтроп. в точке (2д) |
|
кДж/кг ∙ K |
-0,074689
|
-0,777811
|
|||
Энтроп. в точке (4д) |
|
кДж/кг ∙ K |
1,2756108
|
-0,177089
|
|||
Энтроп. в точке (6д) |
|
кДж/кг ∙ K |
2,4260108
|
0,862511
|
|||
Энтроп. в точке (8д) |
|
кДж/кг ∙ K |
2,6249108
|
1,178311
|
|||
Энтроп. в точке (а) |
|
кДж/кг ∙ K |
2,2271108
|
0,546711
|
|||
Энтроп. в точке (в) |
|
кДж/кг ∙ K |
1,6734108
|
0,454511
|
|||
Внутренний КПД ГТУ |
|
— |
0,5587753
|
0,369014
|
0,504603
|
0,40072998
|
|
Действ. мощ-ть двух турбин |
|
Вт |
22723,24
|
22723,24
|
34326,72
|
34326,72
|
|
Действ. мощ-ть двух компрессоров |
|
Вт |
10026,054
|
10026,05
|
17005,36
|
17005,364
|
|
Действ. Мощ-ть ГТУ |
|
Вт |
12697,186
|
12697,19
|
17321,36
|
17321,356
|
|
Повышение эконом. |
|
% |
154,60929
|
68,14325
|
79,73592
|
42,737184
|
|
