10. Кпд активной ступени турбины. Влияния изменения их характеристик при переменном режиме работы гпа на эффективность работы агрегата.

Основной характеристикой ступени ГТ является её КПД, определяющий эффективность работы ступени и определяемый в зависимости от разности теплоперепада между реальным и обратимым процессами при расширении газов.

(1)

где -полезная механическая работа 1 кг газа;

-располагаемый теплоперепад ступени в условиях адиабатического расширения;

- суммарные потери в ступени; -потери в направляющем аппарате;

- потери в рабочем колесе; - потери с выходной скоростью.

Из соотношений т/д следует, что теоретическая скорость истечения газа:

.(2)

Действительная скорость истечения несколько меньше теоретической :

(3),

где -коэффициент скорости, определяемый опытным путем;

- скорость газа на входе в направляющий аппарат (в расчетах обычно принимается равной нулю). Из (1) и (2) следует, что при :

(4) .

Полезная удельная работа

(5).

Подставляя (4) и (5) в уравнение для КПД ступени, находим:

С учетом треугольников скоростей для активной турбины имеем ;

; ;

,

где - коэффициент, характеризующий снижение относительной скорости из-за трения и вихрей в рабочем колесе, .

Введем , имеем :

. Отсюда :

Следовательно, максимальное значение КПД ступени будет определяться соотношением:

. Следовательно, теоретически наибольшее значение КПД активной ступени получается при , т.е. при . На практике обычно равен

Максимальный кпд активной находится при

где u – окружная скорость, С1 – абсолютная скорость.

Изменение численного значения величены x например за счет снижения величины u (частоты вращения вала) при постоянном значении С₁ (синоним удельной мощности) приводит к резкому снижению _ст (см. график) и как следствие к снижению  установки.

Стремление получить большую мощность ГТУ приводит к необходимости иметь значительный теплоперепад по ступени h₀. Увеличение h₀ приводит к необходимости увеличивать С₁.Увеличение абсолютной скорости истечения С₁ приводит к необходимости увеличивать значение u, чтобы иметь х0.5, а это значит, что турбины являются всегда высокооборотными.

Окружная скорость u ~ 150180 м/с, линейная скорость ~ 260300 м/с.

11. Нагнетатели природного газа. Их характеристики и основные расчетные соотношения.

Нагнетателями природных газов принято называть лопаточные компрессорные машины с соотношением давления сжатия свыше 1,1 и не имеющих специальных устройств для охлаждения газа в процес­се его сжатия. Все нагнетатели природного газа условно делятся на два класса: неполнонапорные (одноступенчатые) и полнонапорные.

Первые, имеющие степень сжатия в одном нагнетателе 1,23 - 1,25 используются, как отмечалось выше, при последовательной схеме компремирования газа на КС , вторые - полнонапорные, имеющие степень сжатия 1,45-1,50, используются при коллекторной схеме обвязки компрессорной станции. Важной характеристикой нагнетателя является его производитель­ность. Применительно к газопроводу различают объемную Q, м3/мин,, массовую G, кг/ч, и коммерческую подачу газа млн. нм3/сут. Пе­ревод одних величин в другие осуществляется с использованием урав­нения Клапейрона с поправкой на сжимаемость газа z, ру = zК Т. При использовании G кг газа применяется уравнение Клапейрона-Мен­делеева также с использованием поправки на сжимаемость газа z, рQ = GzRT, где Q - объемная подача газа, G - массовая подача, ха­рактеризующая количество газа, протекающее в единицу времени через сечение всасывающего патрубка. Коммерческая подача Qк оп­ределяется по параметрам состояния во всасывающем патрубке, при­веденным к нормальным физическим условиям (t = 20 °С ; р = 0,103 МПа).

Для определения коммерческой подачи используется уравне­ние Клапейрона для «стандартных» условий: ; ; .

Каждый тип нагнетателя определяется своей характеристикой, которая строится при его натурных испытаниях. Под характеристикой нагнетателя принято понимать зависимость степени сжатия е, политро­пического КПД и удельной приведенной мощности , от приведенного объемного расхода газа Строятся такие ха­рактеристики для заданного значения газовой постоянной , коэффи­циента сжимаемости , показателя политропы, принятой расчетной тем­пературы газа на входе в нагнетатель в заданном диапазоне изменения приведенной относительной частоты вращения вала нагнетателя

. По соответствующим кривым характери­стики нагнетателя определяется политропический КПД и приведенная внутренняя мощность нагнетателя.

приведенная относительная частота

приведенный объемный расход газа

Внутренняя мощность, потребляемая нагнетателем, определяется соотношением

; где плотность газа на входе в нагнетатель.

Расчетный рабочий расход газа 6п для нагнетателей должен быть примерно на 10 - 12% больше крайних левых значений расхода на его характеристике, соответствующего условиям начала срыва по­тока газа по нагнетателю (зоне помпажа).