3.2. Учёт необратимых потерь в процессах сжатия в компрессоре и расширения в турбине.

Цикл является необратимым, если он не состоит из обратимых процессов. Энтропия системы при осуществлении такого цикла возрастает. Также необратимый процесс - это процесс, при проведении которого в прямом и обратном направлениях система не возвращается в исходное состояние.

В необратимом цикле теплота q₁ проводится от источника к

рабочему телу при условии ,а теплота может быть передана в

атмосферу от рабочего тела ,причем.

Цикл рассматриваемой газотурбинной установки с учётом необратимых потерь изображен в рυ- и Ts-диаграммах.

Учёт потерь в компрессоре и в турбине осуществляется с помощью эмпирических коэффициентов, называемых относительными внутренними КПД

-компрессора:

,

-турбины:

,

где

- удельная изобарная теплоемкость, кДж/кг∙K 

- температура необратимого процесса в точке 2д,K

- температура необратимого процесса в точке 4д,K

Определяем температуру :

Аналогично определяем :

Все параметры воздуха в характерных точках приведены в таблице 2

ТАБЛИЦА 2.

	1	2Д	3	4Д
T,K	273	539,1	1352	793,1
P,105 Па	1	8,9	8,9	1
, м3/кг	0,783	0,144	0,436	2,274

Определяем подведенное количество теплоты и отведенное по формулам:

Процесс ^д адиабатное сжатие (сжатие в компрессоре).

В этом процессе , следовательно, определяем работу техническую и работу сжатия по формулам аналогичным формулам 4 и 5.

Процесс адиабатного расширения _3-4^д (процесс, происходящий в газовой турбине), расчет ведется аналогично процессам подвода и отвода теплоты. В этих случаях техническая работа равна нулю, т.к. поток газа не совершает данную работу. Будет иметь место работа сжатия (2^Д-3) и работа расширения (^д):

определяем по формуле:

Расчеты приведены в таблице 3.

ТАБЛИЦА 3.

	1-2д	2Д-3	3-4Д	4д-1
q, кДж/кг	0	812,9	0	520,1
,кДж/кг	266,1	0	558,9	0
, кДж/кг	190,7	233,1	400,6	149,1

Вычислим внутренний КПД действительного цикла ГТУ:

Относительный внутренний КПД цикла, определяемый как отношение термического КПД действительного цикла и термического КПД идеализированного, т.е. цикла без необратимых потерь:

Получаем, что , т.к. при необратимом процессе некоторая часть

теплоты переходит на трение, на теплообмен. Это объясняется тем, что после совершения необратимого процесса рассматриваемая система может быть возвращена в первоначальное положение только при затрате энергии извне. Чем больше отклоняется необратимый процесс от обратимого, тем меньшая часть работы газа передается к приемнику механической энергии и больше на необратимые потери.

Найдем изменение энтропии по формуле:

Получим изменение энтропии для процессов 2-3 и _4-1:

,кДж;

,кДж.