16) Схемы многоагрегатных гту. Преимущества и недостатки этих схем. Многоагрегатные гту с регенератора и промежуточных охладителем. Цикл Зотикова. Коэффициент полезного действия многокамерной гту

Существуют несколько различных схем многоагрегатных ГТУ, которые вообще сводятся к двум вариантам: многокамерные ГТУ с регенератором и промежуточными охладителями, исследованная Г.И. Зотиковым(рис 13), и многоагрегатная ГТУ без регенератора и с промежуточной регенерацией по изотермно-адиабатному циклу Уварова, схема таких установок приведена на рис. 13.

Рис. 14. Схема многоагрегатного ГТУ без регенератора

Преимущества: экономичность, более высокий КПД.

Недостатки: значительная стоимость, металлоемкость

Такая установка с регенератором, тремя компрессорами, тремя турбинами, двумя промежуточными охладителями, одной основной и двумя промежуточными камерами сгорания отличается от однокамерной в основном давлением, которое в последних компрессорах и первых турбинах, а также в регенераторе со стороны сжатого воздуха может быть значительно выше, чем в однокамерной ГТУ. Все узлы многокамерной ГТУ могут иметь различные удельные параметры и различаются по температурным условиям работы.

Рассмотрим многокамерную ГТУ, состоящую из компрессоров, турбин, камер сгорания и охладителей. Для упрощения анализа эффективности такой ГТУ условно примем одинаковыми степени повышения давления во всех компрессорах, равными степеням понижения давления в каждой турбине. Гидравлические потери в охладителях и камерах сгорания отнесем к потерям в компрессорах и турбинам, т.е. . Тогда общая степень повышения давления  равна . Примем одинаковыми температуры при выходе из промежуточных охладителей и равным температуре Т_А наружной среды, т.е. . При равных КПД компрессоров температуры воздуха за компрессорами будут также одинаковыми. Аналогичные условия введем и для турбин. При этом в многоагрегатной установке удельная работа всех компрессоров будет одинакова, так же как и всех турбин. Упрощенный таким образом цикл можно рассматривать как соединение циклов однокамерной ГТУ.

Сравним основные параметры однокамерной и многокамерной ГТУ одинаковой мощности.

В однокамерной установке удельная работа , расход воздуха . В многокамерной установке удельная работа будет , расход воздуха . Из последних соотношений следует, в многокамерной ГТУ удельная работа в раз больше, а расход воздуха в раз меньше, в однокамерной.

Площадь поверхности регенератора в однокамерной ГТУ , в многокамерной . Отношение площадей поверхностей

,

где соотношение удельных поверхностей в следствии того, что коэффициент теплопередачи со стороны сжатого воздуха больше, т.е. для одинаковых значений  и , поэтому площадь поверхности регенератора отличается от площади поверхности более чем в раз, т.е. .

Этот вывод важен в связи с тем, что регенератор в ГТУ имеет большой объем и значительную стоимость.

КПД однокамерной ГТУ

;

многокамерной

их соотношение

Разобьем числитель на два слагаемых

и так как , то , т.е. экономичность многокамерной ГТУ выше экономичности однокамерной. Для пояснения причины полученного соотношения определим КПД условной многоагрегатной ГТУ без регенератора ( = 0) при

т.е. экономичность условной многоагрегатной ГТУ без регенератора не отличается от экономичности однокамерной ГТУ с полной регенерацией . Такой вывод получается из-за того, что теплота подведенная к рабочему телу в первой камере сгорания в интервале температур , пренебрежимо мала по сравнению с теплотой, подводимой в бесконечно большом числе камер сгорания в интервале температур .

В действительности в открытых ГТУ число камер сгорания ограничено минимальным значением коэффициента избытка воздуха в последней камере сгорания , в связи с чем возможное число камер в ГТУ уменьшается с повышением температуры . В регенеративной ГТУ возможное число камер сгорания больше, чем в ГТУ без регенерации.