4. Определение оптимальных степеней повышения давления и

Рис 2.1 Зависимость эффективного КПД от полезной мощности на валу в цикле с регенератором

Исходя из условия, что ГТУ работает в базовом режиме, а не является пиковой, выбирается цикл с π_к = 8 , так как это позволит использовать установку наиболее оптимально, т.к. КПД в этой точке (по графику) является близким к максимальному значению, а прирост мощности становится весьма значительным и составляет 141МВт (против 132, что соответствует точке с наибольшим КПД).

3. Сравнительный анализ результатов расчетов гту с регенерацией и гту без регенерации

Анализируя полученные в ходе расчетов данные, можно сказать:

- Внедрение регенерации позволяет значительно увеличить эффективный КПД цикла ГТУ

- Чем меньше π_к тем меньшее количество теплоты подводится к рабочему телу в камере сгорания и больше передается в регенераторе, следовательно ГТУ с регенерацией целесообразно проектировать на меньшие π_к чем ГТУ без регенеративного подогрева рабочего тела (оптимальные π_к для ГТУ с регенерацией 4-8).

На рисунке 3.1 представлена зависимость расхода топлива в КС в цикле с регенерацией и без.

Рис. 3.1 Зависимость расхода топлива в КС в цикле с регенерацией и без нее.

Красной линией показан расход топлива для цикла с регенерацией. Синей линией показан расход топлива для цикла без регенерации.

Как видно из зависимости показанной на рисунке 3.1 расхода топлива показывает, что внедрение регенерации значительно понижает потребление топлива установкой во время подвода тепла в камере сгорания. Однако, также эта зависимость отражает, что при больших степенях повышения давления в компрессоре расход топлива для цикла с регенерацией стремится к расходу топлива без нее.

На рисунке 3.2 приведена зависимость эффективного КПД от степени повышения давления в компрессоре для циклов с и без регенерации.

Рис 3.2 Зависимость эффективного КПД от степени повышения давления в компрессоре для циклов с регенерацией и без нее.

Синей линией показана зависимость для цикла без регенерации.

Красной линией показана зависимость для цикла с регенерацией.

Анализ этой зависимости показывает, что при использовании регенерации на больших πк эффективный КПД падает и приближается к эффективному КПД в цикле без регенеративного подогрева.

На рисунке 3.3 приведена зависимость эффективного КПД от эффективной мощности ГТУ для циклов с и без регенерации.

Рис 3.3 Зависимость эффективного КПД от эффективной мощности ГТУ для циклов с регенерацией и без нее.

Синей линией показана зависимость для цикла с регенерацией.

Красной линией показана зависимость для цикла без регенерации

Анализ зависимости показывает, что без регенерации мощность установки больше, нежели при цикле с использованием регенеративного подогрева (прирост составляет около 6МВт). Однако, КПД установки значительно увеличивается (приблизительно на 6%).

Как видно из графика наиболее эффективный КПД для установки с регенератором лежит в нижней границе исследуемого диапазона значений степени повышения давления (6,7,8), однако для установки без регенератора этим значениям соответствует низший эффективный КПД из расчетных.

Также, стоит отметить, что оптимальное значение π_кη для цикла без регенерации больше, чем оптимальное π_кl, однако, для цикла с регенерацией значения оптимального π_кη меньше, чем значения оптимального π_кl.

На рисунке 3.4 приведена зависимость эффективной мощности ГТУ для циклов с регенерацией и без от степени повышения давления.

Рис 3.4 Зависимость эффективной мощности ГТУ для циклов с регенерацией и без нее от степени повышения давления.

Синей линией показана зависимость для цикла с регенерацией.

Красной линией показана зависимость для цикла без регенерации.

Анализ этой зависимости показывает, что внедрение регенерации в цикл влечет за собой понижение мощности ГТУ при оптимальном Пк.

На рисунке 3.5 приведена зависимость температуры выхода из компрессора (Т_2к) и температуры выхлопных газов на выходе из турбины (Т_4т) от степени повышения давления.

Рис 3.5 Зависимость температуры выхода из компрессора и температуры выхлопных газов на выходе из турбины от степени повышения давления без регенерации.

Обратив внимание на зависимость температур от степеней повышения давления, можно заметить, что с увеличением степени повышения давления разность температур Т_2к и Т_4т начинает уменьшаться, что говорит о низком потенциале теплообмена между этими потоками, а значит, внедрение регенератора становится нецелесообразно.

Вывод

- При использовании регенерационного подогрева в цикле ГТУ можно значительно повысить эффективный КПД установки, что, впоследствии, скажется на эксплуатационных характеристиках и позволит сократить затраты на топливо.

- Однако, с применением регенерации в цикле ГТУ, заметно снижается полезная мощность и увеличиваются гидравлические сопротивления тракта.

- Также значительно увеличиваются металлозатраты и снижается энерго-надежность установки.