- •Оглавление
- •О методиках анализа эффективности цикла……………………………………………….………………………………..………....4
- •Циклы газотурбинных установок…………………………………........7
- •Расчёт циклов гту……………………………………………………....8
- •О методиках анализа эффективности цикла
- •2. Циклы газотурбинных установок
- •3. Расчёт циклов гту
- •3.1. Расчёт обратимого цикла гту
- •3.1.1. Процесс 1-2 адиабатный.
- •3. 1.2. Процесс 2-3 изобарный
- •3.2. Учёт необратимых потерь в процессах сжатия в компрессоре и расширения в турбине.
- •3.3. Расчет цикла гту с регенерацией теплоты.
- •4. Система основных уравнений для регенератора.
- •5. Связь эффективности термодинамических циклов с производством энтропии.
- •6. Заключение
- •7. Литература
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 3-4д (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 (2Д-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 |
823,6 |
0 |
512,4 |
,кДж/кг |
246,1 |
0 |
559,3 |
0 |
, кДж/кг |
193,5 |
243,1 |
400,8 |
167,1 |
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.