книги из ГПНТБ / Жаров Г.Г. Судовые высокотемпературные газотурбинные установки

При изменении / / D c p от 12 до 7, что реально для первых охлаждав" мых ступеней турбины, отношение охлаждаемых площадей венца ротора и статора колеблется от 1,155 до 1,133. С достаточной для прак­ тики и анализа точностью можно принять

"охл. с

Тогда

Подставляя в выражение (1) выражения (78), (84) и (85), опреде­ ляем тепло, отведенное от венца при охлаждении.

Количество тепла, отведенное от венца рабочих лопаток,

7е

зависимости коэффициентов полезного действия цикла ВГТУ от отношения давлений для различных систем охлаждения при отсут­ ствии регенерации и степени регенерации 0,8 и при наличии проме­ жуточного охлаждения для начальных температур газа перед тур­ биной 1273, 1473, 1673 К.

Как видно из рис. 70—75, наибольшую экономичность имеет ВГТУ с жидкостной двухконтурной системой охлаждения, менее экономична ВГТУ с закрытой воздушной системой охлаждения и еще менее экономична ВГТУ с открытой воздушной системой охлаж­ дения. Подобное распределение по экономичности ВГТУ с рассмот­ ренными системами охлаждения закономерно, так как потери за счет охлаждения при водяной системе охлаждения значительно

7е

45

г- = 0,8

X _^

35

г "Ф

меньше, чем при воздушных, тем более открытых, системах. Опти­ мальное значение коэффициента полезного действия для ВГТУ с си­ стемами охлаждения сдвигается в сторону меньших отношений давлений в цикле и тем значительнее, чем больше потерь за счет охлаж­ дения. Наличие промежуточного охладителя увеличивает коэффи­ циент полезного действия для ВГТУ при различных системах охлаж­ дения. Промежуточное охлаждение воздуха не оказывает существен­ ного влияния на потери за счет охлаждения в цикле.

Введение регенератора в цикл ВГТУ повышает коэффициент полезного действия при закрытых системах охлаждения и резко сдвигает оптимум в сторону наименьших отношений давлений. При открытых воздушных системах охлаждения (особенно при суще­ ствующих — недостаточно совершенных) потери за счет охлаждения настолько велики, что коэффициент полезного действия цикла с ре­ генерацией становится одинаковым с коэффициентом полезного дей-

Те

г * 0,8

50

ствия цикла без регенерации или даже меньше его. Поэтому создание ВГТУ с регенерацией при открытой системе охлаждения нецеле­ сообразно с точки зрения экономичности. Как видно из рис. 70—75, потери за счет охлаждения для ВГТУ с регенерацией больше, чем для ВГТУ без регенерации. Это объясняется дополнительными по­ терями, которые возникают за счет снижения температуры газа перед регенератором.

На рис. 76 и 77 построены зависимости коэффициентов полезного действия при оптимальных степенях сжатия от начальной темпе­ ратуры газа и различных систем охлаждения для принятых исход­ ных данных. На основе этих зависимостей можно судить о целесооб-

разности применения различных систем охлаждения исходя из условия оптимальной экономичности ГТУ.

Так, при существующих материалах закрытая водяная система охлаждения может обеспечить работу ГТУ с начальной температу­

Если принимать допустимую температуру лопаток высокой, что можно обеспечить за счет внедрения новых жаропрочных материа­ лов или применения более совершенной системы охлаждения, то пределы охлаждения для рассмотренных систем можно расширить.

§ 28. Коэффициент энергетических потерь

С целью проведения предварительных расчетов по оценке экономичности и мощности ВГТУ с охлаждаемой турбиной целесообразно использовать зависимости коэффициентов энергети­ ческих потерь (к. э. п.) от типов систем охлаждения, схем ВГТУ, отношений давлений в цикле и начальных температур [7]. Особенно удобно использование к. э. п. при предэскизном проектировании.

Коэффициент энергетических потерь представляет собой отноше­ ние коэффициента полезного действия установки с учетом

охлаждения к коэффициенту полезного действия установки без учета охлаждения:

Че ох.

11е

Зависимости этих коэффициентов приведены на рис. 78—83 (обозна­

Проведя расчет без учета охлаждения для выбранной схемы ГТУ при определенных параметрах, можно для каждой системы охлажде­ ния по зависимостям, изображенным на рис. 78—83, определить коэф­

нераторе от охлаждения турбины уменьшаются с увеличением пере­ пада в турбине.

На рис. 84 (обозначения те же, что на рис. 70) показано измене­ ние к. э. п. в зависимости от температуры направляющей лопатки. С повышением температуры лопатки к. э. п. увеличивается. Это можно объяснить тем, что при увеличении температуры лопатки количество тепла, отбираемое на охлаждение, уменьшается и соот­