30. Уравнение материального и теплового баланса:

Мат баланс:

G=1+αL₀

G-расход продукта сгорания [кг/час];

α-коэф. избытка воздуха - отношение действительного расхода воздуха к теоретически необходимому

α=L/L₀

1. кг топлива

Уравнение теплового баланса КС ГТУ записывается на основе Уравнения I начала термодинамики, записывается по внешнему балансу

а)

H₂-H₁-энтальпия полная

б)

Так как подвод тепла в КС идет при p=idem никакой внешней работы не совершается W₁₂^*=0

B*Q_нр*η_кс=G*C_pm(t₂-t₁) в)

B-кол-во топлива подведенного

Q_нр-теплота сгорания

G-масса

C_pm- средняя теплоемк PT впред КС

t₁-тем возд на входе; t₂-на выходе

G_T=G_k+B-ΔG_ут+ΔG_охл

36. Термоднинамические основы теории гту.

Основными понятиями термодинамической теории превращения тепла в работу является понятие внешней работы (работа, передаваемая внешней системе) и внешнего теплообмена (тепло, полученное от внешних источников). Рабочим телом в цикле ГТУ принято считать идеальный газ, подчиняющийся уравнению Клапейрона (Рv = RT) в силу того, что газ в цикле установки находится под относительно невысоким давлением. Отсюда непосредственно следует, что основные функции рабочего тела ГТУ – энтальпия (h) и теплоемкость при постоянном давлении с_р являются функциями только температуры, а коэффициент Джоуля-Томсона равен нулю, D_h = 0.

Круговой процесс реальных тепловых двигателей, состоит из отдельных конечных элементов: нагрева, расширения, отвода тепла и сжатия рабочего тела. Принимая во внимание, что подвод и отвод тепла осуществляются изобарно (при Р = idem), что в наибольшей степени соответствует принципу работы современных газотурбинных двигателей получим, что работа в круговом процессе-цикле равна:

(1.1)

где W_i - потенциальная (техническая) работа на участке расширения (р) и сжатия (с):

(1.1а)

G_i - массовое количество рабочего тела, участвующего в рассматриваемом процессе цикла.

В общем случае потенциальная работа является политропической , а точнее внешнеадиабатической работой. При введении в расчеты параметров адиабатического телоперепада, необратимость процесса учитывается внутренним относительным КПД преобразующей машины.

Для процесса расширения:

Для процесса сжатия:

Где π_л- соотношение граничных давлений процесса, τ – соотношение граничных абсолютныхтемператур адиабатического процесса сжатия (расширения).

Срм и Смр – средние теплоемкости рабочего тела как идеального газа при постоянном давлении, различающиеся характером усреднения, первая усредняется по среднеарифметической температуре, вторая по среднелогарифмической.

Важнейшим в теории тепловых двигателей является понятие коэффициента полезного действия, под которым понимается отношение эффективной работы, отдаваемой внешнему потребителю, к подведенному с топливом теплу:

(1.5)

Это выражение можно представить и в виде [ 2 ]:

(1.6)

где l - отношение работы, затрачиваемой на сжатие рабочего тела, к работе расширения, т.е. соотношение работы осевого компрессора ГТУ и работы газовой турбины; n = 1 - l - коэффициент полезной работы, характеризующий в долях единицы, работу отдаваемую газовой турбиной нагнетателю; - относительная характеристика подвода тепла, т.е. отношение подведенного тепла в камере сгорания к работе газовой турбины