32. Ұлғаю кезіндегі жылуды аралық алып келу схемадағы гтқ-ның жұмысы
35-сурет. Ашық циклді ГТҚ-ның принципиалдық схемалары:
1. Компрессор; 2. Жану камерасы; 3. Газ турбинасы; 4. Регенератор; 5. Аралық мұздатқыш; 6. Электрогенератор немесе газ айдағыш; В-жанармай беру, Vk-компрессорлар саны; Vт-турбиналар саны.
Жұмысшы денеге жылу берудің жұмысшы денеде сығылу және ұлғаю процестерін ұйымдастыру тәсіліне тәуелді ГТҚ-лар ашық және жабық циклді болып бөлінеді. Ашық циклді ГТҚ-да сыртқы ауа, сығылу және ұлғаю процестерін және жылу беру жүйесін өте, сыртқы атмосфераға жіберіледі, сонан кейін оның алғашқы күйіне қайтару мүмкін емес. Мұнай және газ кәсіпшілігінде ашық циклді ГТҚ-ны қолданады, яғни олар құрылымдық, қарапайымдылық және сенімділік жағын көрсетеді.
Қарапайым схемалы ГТҚ-ның жұмыс процесінің өтуі төмендегідей болады: атмосфералық ауа, сүзгіш жүйелерінен өтіп, осьтік компрессорға 1 беріледі. Осьтік компрессордан сығылғаннан кейін ауа 0,5 ... 0,7 МПа мен 180 ... 240˚С температурамен жану камерасына 2 барады, онда ол екі ағымға бөлінеді: аздау бөлігі (20 ... 40%) берілген жанармаймен бірге тікелей жану процесіне қатысады, ал оның көптеу бөлігі (60 .. 80%), жану камерасының тұрқысымен және оның ыстық құбырының арасынан өтіп, жану камерасында қоспаменен араласып шығатын газдардың температурасын төмендетеді.
Қарапайым схемада жұмыс істейтін ГТҚ-да, жанған өнім температурасы 400-450ºС газтурбиналардан кейін түтін құбыры арқылы сыртқа атмосфераға шығарылып жіберіледі, бұл жағдайда жылу қайтып қалпына келмейді. Осыған байланысты шығып жатқан жылуды қайта қалпына келтіру мақсатында, жылудың бір бөлігін жану камерасына дейінгі ауаны қыздыруға қолданса, отын шығыны азаяды және ПӘК өседі [1,2].
Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ашық циклды ГТҚ-ның принципиалдық схемасы 32-суретте және шығарылған газды регенерациялаудың принциптік схемасы 33а,б-суретте көрсетілген.
Регенератор нәтижесін бағалау, жылуалмастырғыштар сияқты оның регенерациялау дәрежесінен φ бағаланады, ол регенератордағы температураның (Тφ - Тс) нақты өсуі, мүмкіндік температурадағы қатынасына тең.
φ = (Тφ - Тс) (Тs - Тс) (10.3).
Мұндағы Тφ – регенератордан шыққан ауа температурасы, К (жану камерасына кіреберіс)
Тс – регенераторға кіреберістегі ауа температурасы, К (осьтік компрессордан кейін)
Тs – регенераторға кіреберістегі жанған өнім температурасы, К (газтурбинадан кейін).
33. Жылу қайта қалпына келетін ГТҚ P=const
Шығатын газдың жылуын регенерациялаушы ГТҚ-ның принципиалдық схемасы.
Қарапайым схемада жұмыс істейтін ГТҚ-да, жанған өнім температурасы 400-450ºС газтурбиналардан кейін түтін құбыры арқылы сыртқа атмосфераға шығарылып жіберіледі, бұл жағдайда жылу қайтып қалпына келмейді. Осыған байланысты шығып жатқан жылуды қайта қалпына келтіру мақсатында, жылудың бір бөлігін жану камерасына дейінгі ауаны қыздыруға қолданса, отын шығыны азаяды және ПӘК өседі [1,2].
Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ашық циклды ГТҚ-ның принципиалдық схемасы 32-суретте және шығарылған газды регенерациялаудың принциптік схемасы 33а,б-суретте көрсетілген.
Регенератор нәтижесін бағалау, жылуалмастырғыштар сияқты оның регенерациялау дәрежесінен φ бағаланады, ол регенератордағы температураның (Тφ - Тс) нақты өсуі, мүмкіндік температурадағы қатынасына тең.
φ = (Тφ - Тс) (Тs - Тс) (10.3).
Мұндағы Тφ – регенератордан шыққан ауа температурасы, К (жану камерасына кіреберіс)
Тс – регенераторға кіреберістегі ауа температурасы, К (осьтік компрессордан кейін)
Тs – регенераторға кіреберістегі жанған өнім температурасы, К (газтурбинадан кейін).
32-сурет 33-сурет
32-сурет. Пайдаланылған газдардың жылуын регенерациялаушы ашық циклды ГТҚ-ның принципиалдық схемасы.
1. Осьтік компрессор; 2. Регенератор; 3. Жану камерасы; 4. Газтурбинасы; 5. Пайдалы жүктеме; 6. Отын беру жолы.
33-сурет. Шығарылған газды ГТҚ циклында регенеративті пайдаланудың принципиалды схемасы.
Регенератордағы ауамен алынған жылу мөлшері, 10.3 теңдеуді ескерген жағдайда
Q = GCpmb(Tφ-Tc) = GCpm φ(Ts-Tc), (10.4)
Қарама-қарсы бағытта схемадағы регенератор мен жанған өнімді ауаға берудегі жылу мөлшері нәтижесінде анықталады.
Q = Rf (Ts-Tφ), (10.5)
Мұндағы К – регенерациядағы жылу беріліс коэфиценті, F – регенератор бетінің ауданы. Екі соңғы теңдеуді салыстыра отырып, (10.3) қатынасты ескерсек, онда F/G = (φ(Cpmb(Тs – Тс) 1 К (Тs - Tφ) = (φ Cpmb(Тs – Тс)/(К(Тs – Tφ + Тs – Тс) = Cpmb/К· φ/(1 - φ) (10.6).
Регенераторлы қондырғының ПӘК тәуелділігі сығылу қысымының ПК регенераторлау дәрежесіне φ қатынасы 34-суретте көрсетілген.
34-сурет. Шығарылған газдардың жылуын қайта қалпына келтіретін регенераторлы ГТҚ-ның ПӘК-тері: 1. φ = 0,5; 2. φ = 0,7; 3. φ = 0,9; 4. φ = 1; ηік=0,85; ηіt=0,87
34-суреттен регенерациялаудың дәрежесі өскен сайын қондырғының ПӘК-де өсіп жатқанын, ал қысымнынң сығылуы ПК аз мәніне қарай ығысады.