Вопросы для самоконтроля

1. Что понимают под дросселированием газа или пара?

2. Что такое эффект Джоуля-Томсона?

3. Что такое инверсия газа?

4. Где в механике используют эффект Джоуля-Томсона?

Тема: ИДЕАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК (ГТУ)

[3,с. 162-167; 8, с. 160-163]

1. Циклы с подводом тепла при Р = const.

2. Циклы с подводом тепла при V = const. Сравнительная оценка циклов.

3. Термические к.П.Д. Циклов и методы их повышения.

4. Понятие о бинарных циклах.

В ГТУ работу производит непосредственно газ, получаемый при сгорании топлива (как и в ДВС).

Широкое применение ГТУ нашли в авиации благодаря качествам: компактность, малый вес, надежность. Недостаток: малый к.п.д. (η_t = 25…26). ГТУ начали применять в 50-х годах в т.ч. для газоперекачивающих станций.

против 41 % ПТУ.

Разработкой занимались русские инженеры П.Д.Кузьминский и  А.В.Кароводин (1906г), затем В.М. Маковский, Я.И. Шнеэ, В.В. Уваров,Г.С,  Жирицкий, И.И. Кириллов, Б.С. Стечкин, А.М. Микулин, Г.И. Зотиков.

Работа гту

Газ сжимается, к нему подводится тепло Т и Р повышается и направляется в сопла турбины, где расширяясь приобретает большую скорость, т.е. кинетическую энергию, которая отдается лопаткам турбины.

ГТУ бывают:

1) с подводом тепла при Р = const и

2) V = const.

Р = const поддерживают соответственным поступлением воздуха, топлива и количеством уходящих в проточную часть турбины продуктов сгорания.

V = const – подвод тепла происходит в замкнутом объеме клапанной камеры сгорания.

Схема простейшей ГТУ без регенерации отработанных газов:

ПД- пусковой двигатель; ВК – воздушный компрессор; ГТ – газовая турбина; Г – генератор; ТН – топливный насос; КС – камера сгорания; ТБ – топливный бак.

Современные ГТУ работают преимущественно при P = const.

2. - адиабатное сужение воздуха в ВК.

2-3 – сгорание топлива при Р = const.

3-4 – адиабатное расширение в турбине.

4-1 – выхлоп при P = const.

Пл.5,6,3,4,5 – работа расширения в турбине.

Пл. 5,6,2,1,5 – работа сжатия воздуха в ВК

Пл. 1,2,3,4,1 – полезная работа.

(1)

Принимаем, что С_р = const для газа и воздуха.

(2)

Выражение (2) подставляем в выражение (1) и аналогично определению η_t для ДВС при адиабатном сжатии находим:

(3)

(4)

^{где - степень ошибки.}

Для повышения η_t необходимо повысить ε и Т₁, но с ростом Т₂ растет Т₃ – температура на входе ГТ.

В настоящее время в ГТУ при t₃ = 800 ºС – срок службы 100 тыс. часов; при t₃ = 900 ºС – срок службы 500 ч (всего).

УвеличениеТ₂ ограничено, поэтому применяют принцип регенерации тепла, т.е.:

1. Отработанными газами с t = 400-500 ºС подогревают воздух до его поступления в камеру сгорания.

2. Производят промежуточное охлаждение воздуха в двойном компрессоре с последующим его нагревом при подаче в КС.

Цикл ГТУ с подводом тепла при V = const

Топливо и воздух подаются в клапанную КС порциями и горячая смесь зажигается электрической искрой. При дросселировании опр. Р в КС открывается выпускной клапан и происходит пульсирующая подача газа на турбину.

но

Поэтому ГТУ с подводом тепла при V = const более сложные, чем ГТУ с P = const.