25. Основные направления повышения эффективности работы гту.
Увеличение значения относительных КПД – одно из направлений повышения эффективности работы машин.
Желание получить в ГТУ большую удельную мощность и высокий КПД привело к разработке и созданию установок с несколькими ступенями сжатия воздуха в осевых компрессорах и его промежуточными охлаждением, несколькими ступенями подогрева рабочего тела между газовыми турбинами и с регенерацией тепла отходящих газов. Комплексное использование теплотехнических мероприятий – промежуточное охлаждение воздуха в процессе сжатия, регенеративный подогрев воздуха после компрессоров и промежуточный подвод тепла в процессе расширения – даёт наибольший эффект как на пути повышения КПД установки (который может достигать 40-45%), так и удельной мощности ГТУ.
Однако такие установки трудны для освоения, имеют низкие показатели теплообменных аппаратов, они не мобильны при использовании. На магистральных трубопроводах целесообразно применять такие установки только в очень редких случаях.
Существует рад способов повышения экономичности ГТУ:
1) за счет применения регенерации тепла отработавших в турбине газов;
2) путем ступенчатого сжатия воздуха с промежуточным его охлаждением;
3) путем применения ступенчатого расширения с промежуточным подогревом рабочего газа;
4) путем создания сложных и многовальных установок, что дает возможность повысить экономичность ГТУ особенно при работе на частичных нагрузках;
5) путем создания комбинированных установок работающих по парогазовому циклу в с поршневыми камерами сгорания;
26. Понятие теплоемкости газа.
Теплоемкостью называется количество теплоты, которое надо сообщить единице массы, количества или объема вещества, чтобы его температура повысилась на 1 градус.
Различают
массовую теплоемкость
с,
измеряемую в Дж/(кгК),
молярную
– Дж/(кмольК)
и объемную с'
–
Дж/(м3К).
Связь между массовой, молярной и объемной теплоемкостью представлена следующими соотношениями:
;
.
(18)
Теплоемкость
газов зависит от термодинамического
процесса, в котором подводится или
отводится теплота. Если процесс задан
условием
z
= idem,
то теплоемкость в этом процессе будет
определяться следующим образом:
.
(19)
Эта теплоемкость называется истинной.
Экспериментальное определение теплоемкости обычно проводится в двух процессах: при постоянном объеме (изохорная теплоемкость cv ) и постоянном давлении (изобарная теплоемкость cp).
Теплоемкость реального газа зависит от температуры и давления. Теплоемкость идеального газа зависит только от температуры.
Для практических расчетов вводится понятие средней теплоемкости в интервале температур от t1 до t2, значение которой принимается неизменной для всего рассматриваемого интервала температур (сzm).
Из уравнения (19) следует, что количество теплоты, подведенной к телу (или отведенной от него) в процессе 1–2 (изобарном или изохорном), определяется соотношением
.
(20)
Отсюда следует выражение средней теплоемкости газа
.
(21)
Для большинства газов значения средней теплоемкости в интервале температур от t1 до t2 приведены в специальных термодинамических таблицах.
Для некоторых газов в определенном интервале температур истинная теплоемкость изменяется по линейному закону
.
(22)
Подставив это выражение (22) в уравнение (21), получим
,
(23)
где сzm называется первой средней теплоемкостью. Она численно равна истинной теплоемкости при среднеарифметической температуре процесса.