- •1.1 Газотурбинный двигательэ Общие сведения
- •1.2 Действительный простой цикл
- •1.3 Сложные циклы. Цикл с регенерацией
- •1.4 Цикл с промежуточным охлаждением и регенерацией
- •2. Наддув как основной метод повышения удельной мощности дизеля. Схемы наддува
- •2.1 Общие сведения
- •3. Агрегаты наддува
- •3.1 Принцип действия и устройство газовой турбины
- •3.2 Кинематика газового потока в проточной части турбины. Треугольники скоростей
- •3.3 Работа на лопатках и мощность турбины
- •4. Активная и реактивная ступени турбины
- •4.1 Активная ступень турбины
- •4.2 Процесс расширения газа в турбинной ступени
- •5. Потери в турбине и к.П.Д.
- •5.2 Потери в рабочем колесе
- •5.3 Потери с выходной скоростью
- •5.4 Коэффициенты полезного действия турбины
- •6.1 Характеристики турбины
- •6.2 Требования к газовой турбине
- •7. Радиальные турбины
- •7.1 Особенности работы радиальной центростремительной турбины
- •7.2 Достоинства и недостатки осевых и радиальных турбин
- •8. Основы теории компрессоров
- •8.1 Центробежные компрессоры. Схема устройства и принцип действия
- •8.2 Процесс сжатия в центробежном компрессоре
- •8.3 К.П.Д. Компрессора
- •8.4 Треугольники скоростей. Работа и мощность компрессора
- •8.5 Характеристики центробежных компрессоров
- •8.6 Помпаж
- •8.7 Потери в компрессоре
1.2 Действительный простой цикл
В реальной газотурбинной установке, работающей по простому циклу, имеется ряд потерь отрицательно влияющих на величину полезной работы установки, ее к.п.д.
К числу этих потерь можно отнести:
внутренние в турбине и компрессоре;
потери в камере сгорания, включающие потери теплоты от недожога топлива и вследствие излучения ее в окружающую среду;
давление преодоление гидравлического сопротивления газовоздушного тракта;
механические на трение в подшипниках турбины, компрессора, валопровода, в подшипниках и зацеплениях зубчатой передачи, а также механические на вращение неработающих ступеней турбины при наличии турбины заднего хода;
на охлаждение нагреваемых частей турбины и на утечки рабочего тела через наружные уплотнения компрессора и турбины, неплотности соединений трубопроводов;
связанные с затратой энергии на собственные нужды (привод топливного, масляного и циркуляционного насосов, машинных вентиляторов и др.)
на излучение газовой турбины, компрессора и трубопроводов.
Если же считать, что основное назначение установки только лишь обеспечение движения судна, то к указанным выше потерям необходимо прибавить потери, связанные с затратой энергии на обеспечение общесудовых нужд. Однако на данной стадии изучения газотурбинных установок будем считать, что из указанных выше потерь имеются только внутренние потери в турбине и компрессоре, камере сгорания.
Приняв теплоемкости постоянными, пренебрегая различием в значениях теплоемкостей и газов и различием их массовых расходов, можно записать
Данное уравнение показывает, что внутренний к.п.д. газотурбинного двигателя является функцией степени повышения давления воздуха в компрессоре , степени расширения газов в турбине, степени повышения температурыи коэффициентов полезного действия.
Потери энергии в турбине и компрессоре весьма заметно сказываются на эффективности ГТУ. Так, при снижении к.п.д. турбины с 87% до 85% относительное уменьшение к.п.д. двигателя составит 8%. Падение к.п.д. компрессора на 2% уменьшает ~ на 6% (при).
По условиям жаропрочности материалов в настоящее время в судовых ГТУ с неохлажденными лопатками турбин начальную температуру газов принимают ≈ 860º С. Экономичность ГТД простого цикла при этом с учетом гидравлических и механических потерь, а также отбора воздуха на охлаждение элементов двигателя составляет 24 – 25%.
Следует отметить, что своего максимального значения внутренний к.п.д. ГТУ достигает при определенном оптимальном значении . С ростом температуры газов перед турбиной оптимальное значениеувеличивается.
Экономичность цикла существенно зависит от степени повышения температуры . Например, повышение начальной температуры газана 100º вызывает относительное увеличениена 10% (в районе).
Снижение начальной температуры воздуха на 1º эквивалентно повышению температуры газа на входе в турбину на 3,5 – 4,0º.
Одним из способов повышения к.п.д. ГТУ наряду с повышением начальной температуры газа является усложнение цикла.