3.3 Влияние температур газа и воздуха на показатели гту простого цикла

Влияние температуры воздуха и газа на удельную полезную работу. Выражение для Не в малых отклонениях , или для удельной полезной работы коэффициенты влияния . Приближенно полезная работа растет: при повышении Т_г на 1% - на 2,5-3% и при снижении Т_в на 1% - на 1,5-2%.

Влияние температуры воздуха и газа на мощность несколько сложнее, чем на Не, потому что мощность зависит также от изменения расхода, а он, в свою очередь, от изменения частоты вращения осевого компрессора n_к и температуры воздуха. Если принять n_к=const, то .

Отсюда следует, что повышение Т_г и снижение Т_в в процентах влияют на мощность одинаково. При , или при φ=0,35, например, , или повышение температуры атмосферного воздуха на 1^оС снижает полезную мощность приблизительно на1%, и наоборот, снижение Т_в на 1% увеличивает Не тоже на 1%. Способность заметно увеличивать располагаемую мощность в холодное время года является ценным свойством ГТУ, так как потребность в энергии зимой существенно больше, чем летом.

Влияние температуры воздуха и газа на эффективный КПД. Эффективный КПД зависит не столько от абсолютных значений Т_г и Т_в, сколько от коэффициента .Методом малых отклонений для получена приближенная зависимость: .

В практике эксплуатации ГТУ изменение τ имеет место ежедневно из-за колебаний температуры воздуха. Рассмотрим пример: . Получим , т.е. при изменении τ на 1% расход топлива изменится на 0,8%. Изменение же τ на 1% для этой ГТУ равноценно снижению температуры воздуха примерно на 3^оС или повышению температуры газа примерно на 12^оС. Характерно, что изменение расхода топлива связано как с , так и с . Уменьшить зависимость от τ можно в первую очередь, поддерживая φ высоким, а это требует малых π и больших Т_г.

3.4 Влияние потерь по тракту и кпд турбины и компрессора на показатели гту простого цикла

Влияние относительных гидравлических потерь по тракту на удобно рассмотреть с помощью метода малых отклонений. В работе получена приближенная зависимость , где - коэффициент восстановления давления.

Гидравлические потери по тракту больше влияют на полезную работу и КПД в ГТУ с малой степенью сжатия в цикле. Например, вычислим коэффициент влияния для двух ГТУ с одинаковым значением τ при . Для первой ГТУ с . Для второй ГТУ с . Следовательно, в этом примере рост π в четыре раза снижает коэффициент влияния на полезную работу и КПД почти в два раза. Поскольку зависит не только от π, но и от φ, все, что способствует повышению φ (рост τ, η_т, η_к), снижает влияние гидравлических потерь по тракту.

Внутренние КПД турбины и компрессора заметно влияют на все показатели ГТУ, так как полезная работа является разностью двух больших величин, зависящих от η_т и η_к. Чем больше степень сжатия в цикле, тем больше Н_т и Н_к. И это влияние заметнее выражено. Обычно для учета влияния η_т и η_к используют метод малых отклонений, который ,

где -относительное изменение полезной работы; -соответственно относительное изменение КПД турбины и компрессора.

Сомножители при называют коэффициентами влияния . При φ =0,33 , т.е. рост η_т на 1% увеличивает полезную работу на 3%, а рост η_к на 1% увеличивает Не на 2%.

,

где - расчетное значение эффективного КПД ГТУ.

Зависимость эта является приближенной, так как не учитывает реальной схемы ГТУ. Считая при φ =0,33 и получаем , т.е. коэффициент влияния η_т на такой же , как и на полезную работу, а η_к влияет на меньше, так как потери в компрессоре увеличивают температуру воздуха за ним и, следовательно, уменьшают .

Для полезной мощности выражение в малых отклонениях имеет вид , т.е. без учета изменения расхода воздуха. КПД турбины и компрессора влияют на мощность ГТУ так же, как и на полезную работу 1 кг.