IV. Теплотехнический расчёты гту

4.1 Термодинамический расчет гту

Термодинамический расчет ГТУ проводится с целью определения оптимальной степени повышения давления при сжатии , а также для определения параметров и характеристик рабочего процесса, основных показателей ГТУ, соответствующих оптимальной величине .

Все расчеты обычно ведутся по удельным величинам, отнесенным к одному килограмму сухого воздуха, поступившего на сжатие в компрессор ГТУ. Рабочим телом (сухой воздух) цикла ГТУ является идеальный газ, подчиняющийся уравнению Клапейрона.

В действительности рабочими телами ГТУ являются многокомпонентными реальные газы (влажный воздух, продукты сгорания). Однако для них практически невозможно построить точные таблицы и диаграммы. Поэтому возникла необходимость принимать в качестве рабочих тел эталонных процессов ГТУ идеальные газы того же состава, что и действительные рабочие газы. Кроме того, в циклах современных ГТУ относительно низкие давления рабочего тела.

Общепринятые методы термодинамических исследований и расчетов ГТУ построены на основе адиабатических к.п.д. компрессора (процесса сжатия) _К и турбины (процесса расширения) _Т, теплового к.п.д. камеры сгорания (учитывает потери на внешнее охлаждение по тракту компрессор – регенератор – камеры сгорания – турбина) _КС.

Относительные адиабатические к.п.д. компрессоров и газовых турбин определены как отношение удельных работ в реальных политропных процессах и удельным работ соответствующих адиабатных процессов:

; (4.1)

где и – удельная работа сжатия в идеальном компрессоре и расширение в идеальной турбине соответственно;

и - удельная работа сжатия в реальном компрессоре и рас­ширения в реальной турбине.

Механические потери на трение в турбине и компрессоре учи­тываются их механическими к.п.д. - _МТ и _МК.

К числу важнейших характеристик цикла и показателей работы ГТУ относятся также: эффективный к.п.д. установки _ГТУ, коэффи­циент полезной мощности , удельный расход топлива B_T, удельный расход тепла q_ГТУ, удельный расход воздуха B_В.

При термодинамической расчете принимают известными следую­щие величины:

- эффективная мощность ГТУ N_ГТУ из технического задания на проектирование;

- температура наружного воздуха t₃ (принимается равной +16°С);

- температура газов перед турбиной t₁ (принимается из усло­вия надежности и долговечности работы лопаточного аппарата турбины);

- степень регенерации .

Для нахождения оптимального соотношения степени повышения давления при сжатии выполняется вариантные расчеты при различ­ных значениях .

П ри термодинамическом расчете эксплуатационных характерис­тик конкретной ГТУ степень повышения давления  определяется из технической характеристики установки. Ниже приводится упрощенная методика такого расчета для схемы ГТУ, приведенной на рис. 4.1

Рис. 4.1 Схема ГТУ с регенерацией теплоты уходящих газов:

1 - компрессор; 2 - регенератор; 3 - камера сгорания; 4 - турбина; 5 – нагнетатель