Влияние давления (уменьшение):

Давления и влажности:

Влияние аэродинамического сопротивления:

8. Переменные режимы работы гту под действием внешних факторов. Объяснить и изобразить универсальную характеристику энергетической гту. Привести примеры ее использования.

Расчетный режим: T_нв=+15˚C P_нв=0.1013 Мпа. Влажность = 60%

Но ГТУ большую часть времени работает в нерасчетном режиме.

Совокупность параметров равновесных режимов работы ГТУ наносят на универсальную характеристику компрессора, которую совмещают с характеристикой ГТ:

1. Параметры работы компрессора определяются точкой, в которой пересекаются его характеристики с характеристикой сети – ГТ.

2. Параметры работы ГТ определяются приблизительно из уравнения Стодола-Флюгеля.

Ограничения:

1. Граница помпажа I-I чертим по коэффициенту запаса устойчивости

-коэффициент запаса устойчивости

где G_к.уст, π^*_к.уст – расход и степень повышения давления на границе устойчивости при той же частоте, при которой определены G_к, π*_к в данном режиме.

2. Приведенная частота вращения(изодромы максимума и минимума). Минимум-граница надежности КС. Максимум-прочность ротора и лопаточного аппарата

3. Начальная температура газов. Минимум – устойчивость и эффективность сжигания топлива, максимум – 20-40 градусов выше расчетного –зависит от конструктивных материалов проточной части ГТ и ссистемы охлаждения

15

Пример расчета:

1. Приведенная частота:

2. Частота вращения: n_ф= n_пр* n0_ф

3. По номограмме по температуре НВ и приведенной частоте определим π_к, приведенный расход воздуха G_пр, изоэнтропный КПД компрессора по рисунку ниже

4. Фактический расход воздуха: G_ф= G_пр* G0_к

5. G_к = G_ф* n_пр*р_нк/ р_кк

6. Нк=Тнв*Срв* (π_к^Rв/Ср,m - 1)

16

9. Как изменяются параметры режима работы энергетической гту при условии снижения температуры наружного воздуха?

При уменьшении Tнв=>увеличивается плотность воздуха=>увеличивается расход воздуха => увеличивается π_к => увеличивается работа ГТУ (за счет уменьшения работы компрессора)=> увеличивается КПД ГТУ => уменьшается температура КТ (но больше продуктов сгорания),больше коэф.избытка воздуха

10. Промежуточное охлаждение воздуха в составе гту. Цикл, схема и особенности работы. Какие энергетические характеристики гту изменяются при введении промежуточного охлаждения и как?

Один из путей повышения эффективности и мощности ГТУ.

Промежуточный охладитель делит компрессор на 2 секции, каждая из которой должна обеспечить примерно равную πк. (2- 3 – охлаждение)

Обычно применяют совместно с регенерацией теплоты.

Промежуточное охлаждение снижает суммарную работу сжатия и повышает электрическую мощность установки.

Более холодный воздух после компрессора не требует дополнительного топлива для его нагрева до начальной температуры перед ГТ, так как он получает больше тепла от выходных газов. Это существенно повышает удельную мощность и эффективность, которая может составить 47 – 48 %.

Фирма GE разработала ГТУ типа LMS 100 с промежуточным охлаждением воздуха, но без регенерации, с высокой степенью повышения давления=40 (например, в К1 – 4, в К2 – 10). Ее КПД достигает 45 %. (Ее использовали в задаче).

Варьировали недогрев в охладителе – с ростом недогрева все показатели эффективности уменьшались и уменьшались расход сет.воды и площадь.

Изменение эн.хар-к Без пром.охл:

H_к с_рв (Т₂ Т₁)

^HГТ

с_рГ (Т₃ Т₄ )

При введении пром.охл: раб.комп-ра

Т.о. внутр.мощность компр-ра:

N_iк G_B H_K 

Тогда внутренная мощность ГТУ: N_iГТУ N_iГТ N_iK 

и внутр.КПД ГТУ: η_i=↑Niгту/(Вт*Qнр)

11. ГТУ с промежуточным подогревом газов в ГТУ. Цикл, схема, особенности работы. Записать уравнение для внутренней мощности ГТУ с промежуточным подогревом. Какой подогрев топлива более эффективный: одноступенчатый или двухступенчатый?

Идея – увеличение работы, получаемой при расширении газа в турбине.

Перед первой частью турбины – в КС1 сжигается часть т-ва и для получения допустимых температур газа требуется подавать меньшее кол-во вторичного воздуха. После работы газа в ЧВД он поступает в КС2, где за счет избыточного воздуха в газе сжигается вторая часть т-ва, и газ поступает во вторую часть турбины.

Такие установки требуют меньшего расхода воздуха, поэтому полезная мощность и КПД повышаются (35-37%). Поэтому двухступенчатый подогрев – эффективнее.

Недостаток – усложнение схемы (тех- эконом.задача).

Внутренняя мощность:

Обычно применяют совместно с регенерацией:

19

12. ГТУ с регенерацией теплоты. Принципиальная тепловая схема, цикл, принцип работы и назначение основных элементов. Показатели тепловой экономичности ГТУ с регенерацией по физическому методу.

ГТУ открытого цикла имеют высокую температуру уходящих газов. Наличие большого кол-ва ух.газов (100-700кг/с) с темп.500- 600 является причиной снижения экономичности установки.

Возможны тепловых схемы ГТУ с регенерацией теплоты этих газов использованием регенераторов. В них ух.газы передают часть своей теплоты сжатому в компр-ре воздуху.

Температуру воздуха за К можно повысить в пределе до темп.ух.газов (ст.регенерации σ=1).

Обычно используются тех.решения, при которых σ=0,6-0,8:

Повышение σ – увеличивает экономичность установки и уд.площадь пов-ти регенератора:

Внутренний КПД ГТУ с регенерацией зависит от πк, τ, совершенства элементов схемы и σ:

Для цикла с неоптимальным πк

Таким образом, регенерация нужна только при небольших Πк (не оптимальных)

Если Пк опт, то температура на выходе компрессора почти равна температуре газов на выходе из турбины и регенерация бессмысленна.