Цикл ГТУ с регенерацией

Максимальная температура цикла газотурбинной установки, а следовательно, и степень сжатия е, ограничены той температурой, при которой могут достаточно длительное время работать лопатки газовых турбин. Тем самым ограничиваются и достижимые значения термического КПД газотурбинной установки.

В целях повышения термического КПД газотурбинной установки применяют регенеративные устройства. На рис. 5.16 показана принципиальная схема такого рода газотурбинной установки с изобарным подводом теплоты. Регенерация заключается в том, что отработавшие газы турбины используются на подогрев воздуха, поступающего из компрессора в камеру сгорания.

Изобары р{ и р2 отвода и подвода теплоты в цикле газотурбинной установки на диаграмме Ts являются эквидистантными кривыми. Если у указанных изобар имеются отрезки, расположенные между изотермами, пересекающими обе изобары, то на этих участках изобар возможно организовать регенерацию теплоты.

Принципиальная схема ГТУ с регенерацией

Рис. 5.16. Принципиальная схема ГТУ с регенерацией:

  • 1 компрессор; 2 — камера сгорания;
  • 3 — турбина; 4 — регенератор

На рис. 5.17 в координатах pv и Ts показан цикл газотурбинной установки с полной регенерацией теплоты. Как следует из диаграммы Ts, удельная теплота, подводимая на участке 2—4' изобары р2, равна удельной теплоте, отводимой на участке 2'—4 изобары р{. Эти количества теплоты (обозначенные qp) равны друг другу, и, что особо важно, процессы отвода и подвода теплоты происходят в одинаковых температурных условиях (в пределах температур от Т2 до Тл). Поэтому возможно путем введения в цикл специального теплообменника передать теплоту, отводимую на участке 7—4 от отработавших газов турбины, воздуху, нагнетаемому в камеру сгорания.

Цикл ГТУ с регенерацией теплоты

Рис. 5.17. Цикл ГТУ с регенерацией теплоты

Такое мероприятие существенно повышает термический КПД газотурбинной установки, так как из внешней среды заимствуется меньшее количество теплоты

где q{ и q2 — соответственно подводимая и отводимая теплота в цикле без регенерации.

Термический КПД рассматриваемого цикла

Поскольку

следовательно, или так как

Из (5.18) следует, что термический КПД цикла газотурбинной установки с изобарным подводом и полной регенерацией зависит только от температуры ТА в конце адиабатного расширения газа в турбине (температура Т{, являясь температурой внешней среды, изменяется весьма незначительно).

В действительных условиях для осуществления теплообмена между газом и воздухом необходима некоторая разность температур. Поэтому температура нагретого воздуха на выходе из регенератора будет Т3 < ТА, а температура газов Гб > Т2. Полнота совершающейся регенерации оценивается значением отношения

называемого степенью регенерации. В действительных условиях о = 0,5^0,7. При а < 1 термический КПД цикла будет меньше, чем в случае полной регенерации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >