13)Гтқ-ның принципиалды схемалары және аралық салқындатқыш газтурбинасының жұмысы.

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%), жанукамерасының тұрқысымен және оның ыстық құбырының арасынан өтіп, жану камерасында қоспаменен араласып шығатын газдардың температурасын төмендетеді.

31-сурет. ГТҚ-да өтетін процестер. P - V және T - S координатшарындағы ГТҚ циклдары; Pa - Pc – сығылу процесі; Pc - Pz – жылу процесі (P=Const); Pz - Ps ұлғаю процесі; Ps - Pa – шығару процесі; 1 – осьтік компрессор; 2 – жану камерасы; 3 – газ турбинасы; 4 – пайдалы жүктеме (ГАА); В – жылу беру. Атмосфералық ауа сүзгі жүйесін өткеннен кейін Ра және Та параметрлерінде осьтік компрессорға 1 келеді. Р - V координатындағы Ра – Рс сызығы сығылу процесін көрсетеді (қайтымды адиабаталы) (31-сурет. 1-ші схема). Ра - Рс – нақтылы сығылу, компрессор алдындағы бастапқы Ра, Та дан Рс Тс параметрлеріне дейінгі аралық. Рс - Рz сызығы, изобаралық процесс (Р = const) кезінде жану камерасына берілген жылуды көрсетеді (2-ші схема, 31-сурет), оның температурасы Тz-ке дейін көтеріледі, компрессор, турбина, жану камераларындағы каналдарда гидравликалық жоғалудан кейін жұмыстық қысым біршама төмендейді (Рz < Рс)

Рz =σ¸· Рс, (10.1)

Мұндағы σ – компрессор мен турбина арасындағы жоғалған қысымды ескеретін коэффициент. (σ = 0,95 ... 0,96).

31 суреттегі ГТҚ каналында гидравликалық жоғалу ескерілмеген.

Рz - Рs' – сызығы турбинадағы газдың ұлғаюын (эктропиялық процесс) көрсетеді, Рz - Ps – турбинадағы газдың нақты ұлғаюын Рz-тен Рs-ке дейінгі (31-сурет, III схема) аралықты көрсетеді. Турбинадан кейінгі газ қысымының жоғалуына байланысты Ps>Ра:

Ра = σ2 Рs = Рпар – ΔРф. (10.2)

Мұндағы σ2 = 0,97 ... 0,98, ГТҚ – шығатын жолдағы қысымның жоғалу коэффициенті.

ΔРф. – компрессордағы ауа сүзгісінің кедергісі;

(ΔРф = 0,6 ... 1,0 кПа).

Рпар - сыртқы ауа қысымы ΔРф = 0,6 ... 1,0 кПа.

Рs - Pа – сызығы жанған өнімнің сыртқа шыққанын көрсетеді.

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; η_ік=0,85; η_іt=0,87

3 4-суреттен регенерациялаудың дәрежесі өскен сайын қондырғының ПӘК-де өсіп жатқанын, ал қысымнынң сығылуы ПК аз мәніне қарай ығысады.