2. Исследование эффективности пгу при многоступенчатом сжатии воздуха в компрессоре.

Как известно, изотермический процесс является наиболее выгодным термодинамическим процессом сжатия воздуха в компрессоре. Один из способов приближения реальных процессов сжатия, сопровождающихся значительным ростом температур, к изотермическому является способ охлаждения сжимаемого воздуха в промежуточных охладителях компрессорной установки.

Рассмотрим схему трехступенчатого сжатия воздуха с одним промежуточным охладителем, представленную на рис.5. Воздух с параметрами в точке 1 поступает в компрессор низкого давления (КНД), где сжимается до давления . Затем он отводится в охладитель воздуха (ОВ), в котором охлаждается до первоначальной температуры, после чего подается в компрессор высокого давления КВД и сжимается до конечного давления.

Наиболее рациональное распределение давления между отдельными ступенями достигается исходя из условия одинаковых степеней сжатия в них. При этом затраты технической работы на весь процесс сжатия минимальны. Таким образом, можно записать:

; (38)

где Z – число степеней;

, – давление на входе и выходе из компрессорной ступени;

, – давление перед компрессором и за ним.

В нашем случае при Z=3, получим:

Температура воздуха на выходе из КНД в изоэнтропическом процессе составит:

Рис. 5. Схема трехступенчатой компрессорной установки и процессы сжатия в Т-S диаграмме

Действительная температура воздуха на выходе в КНД будет равна:

Как видно из T-S диаграммы трехступенчатого сжатия (рис. 5) указанное распределение давления между ступенями сжатия приводит к равенству температур воздуха на входе и выходе из каждой ступени:

и следовательно, к равенству действительных мощностей КНД и КВД ( ).

Таким образом,

В этом случае полезная мощность газотурбинной установки составит:

и полезная работа парогазовой установки:

Найдем количество теплоты, затраченное в цикле ГТУ, с учетом того, что воздух, поступающий в ВПГ, в данном случае, имеет более низкую температуру:

Используя ранее найденное значение определим затраты теплоты в цикле ПГУ:

Энергетические показатели установки будут иметь следующие значения:

Выполненные расчеты цикла ПГУ с трехступенчатым сжатием воздуха в компрессорной установке и его сопоставление с исходным циклом позволяют сделать следующие заключение:

1. Мощность, потребляемая компрессорной установкой, снижается с кВт до кВт, соответственно полезная мощность ГТУ возрастает с кВт до кВт.

2. Снижение температуры воздуха на выходе из компрессора приводит к увеличению теплоты, затраченной в цикле ГТУ с до ..

3. В целом эффективность ПГУ снижается, о чем свидетельствует уменьшение термического КПД цикла с 35,17 % до 34,05 %. Таким образом применение сжатия в цикле ПГУ с промежуточным охлаждением нецелесообразно.

Список используемой литературы:

1. Андрющенко А.И. Основы термодинамики циклов теплоэнергетических установок. М.:Высшая школа, 1977.-279 с.

2. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейдилин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Наука, 1979. – 508 с.

3. Гладышев Н.Н., Луканин П.В., ГофлинА.П. Расчёт цикла парогазовой установки. Методические указания к курсовой работе по технической термодинамике. ЛТИ ЦБП. Л.,1989. 35 с.