4.3. Тепловой расчет схемы гту

4.3.1. Задачи и основные положения расчета

Расчет тепловой схемы ГТУ - важный этап проектирования ГТУ любого назначения. Этот расчет уже на начальной стадии проектирования позволяет установить как показатели отдельных элементов установки, так и ГТУ в целом.

Путем теплового расчета определяют полезную мощность ГТУ и ее КПД, на основании чего оцениваются технико-экономические показатели, а затем и целесообразность создания такого ГТУ.

По найденным при тепловом расчете параметрам рабочего тела в различных сечениях газовоздушного тракта и его массовому расходу проводят проектирование отдельных элементов ГТУ.

Расход рабочего тела в различных сечениях тракта следует находить с учетом возможных утечек воздуха или газа, отборов воздуха на охлаждение элементов турбины, а также добавок топлива. Поскольку обычно расчет ведут на 1 кг воздуха, проходящего через компрессор, то вводят относительные расходы, которые обозначают:

(1)

(2)

(3)

Так как в современных ГТУ утечки воздуха невелики и часто не превышают 0,5 %, при расчете показателей ГТУ ими можно пренебречь.

Относительный расход топлива определяют по условиям теплового баланса камеры сгорания и при простой тепловой схеме ГТУ (4)

Отборы воздуха на охлаждение меняются в широких пределах и зависят прежде всего от начальной температуры газа Гидравлическое сопротивление газовоздушного тракта приводит к потерям давления на различных участках, которые определяются коэффициентом потерь давления . В табл.1 приведены значения коэффициентов потерь давления для различных участков газовоздушного тракта. По коэффициентам находят коэффициент общих потерь

. (5)

Потери в турбомашинах, определяемые соответствующими КПД и , изменяются в широких пределах: от 0,86…0,87 до 0,90…0,91 и от 0,85…0,86 до 0,89…0,90. КПД компрессора удобно рассчитывать через политропный КПД компрессора , который не зависит от и для современных осевых компрессоров достигает 0,90…0,91. Для определения с помощью можно воспользоваться формулой

. (6)

КПД газовой турбины также удобно находить через политропный КПД , который для современных осевых турбин составляет 0,86…0,87. Для определения затем следует воспользоваться формулой

. (7)

Таблица 4.1

Коэффициенты потерь (в %) в газовоздушном тракте ГТУ

Участок	ГТУ
газовоздушного тракта	стационарная	приводная
На всасывании компрессора	1…1,5	1,5…2
То же при наличии шумоглушения	1…2,5	1,5…3
Между компрессорами при наличии воздухо-охладителя	1…2	1,5…2,5
Между компрессором и турбиной	1,5…2,5	2…4,4
Между турбинами при наличии камеры сгорания	1,5…2	1,5…2,5
На выпуске турбины	0,5…1	1,5…2
То же при наличии регенератора	2…3,5	2…3,5

Найденный КПД турбины отвечает полному использованию выходной кинетической энергии потока.

Механические потери в подшипниках, муфтах и передающих механизмах учитывается механическим КПД . Механические потери обычно невелики и не превышают 0,5…0,6 % мощности рассматриваемого агрегата.