Характеристики дизелей, газотурбинных установок

Подаваемый в огневое пространство 2 камеры сгорания через завихритель 4 воздух смешивается с топливом, впрыскиваемым через форсунку 1. После сгорания в пространстве 3 происходит охлаждение продуктов сгорания путём смешивания с воздухом, после чего они подаются в турбину. Коэффициент избытка воздуха в жаровой трубе камеры сгорания составляет обычно αвн ≈1,7…2,5, в то время как общий коэффициент избытка воздуха α0 ≈5…10.

Диаграмма теоретического цикла газотурбинной установки приведена на рис. 2.16. Здесь линия аd характеризует процесс сжатия воздуха в компрессоре; cd – горение при р=const; cb – расширение продуктов горения в турбине.

Площадь adef в определенном масштабе представляет собой работу, затраченную на сжатие воздуха в компрессоре. Площадь вcef в том же масштабе соответствует работе, выполненной турбиной. Разность этих двух площадей aвcd определяет полезную работу Н (см. рис. 2.16) газотурбинной установки.

Термический КПД теоретического цикла газотурбинной установки, если принять, что сжатие и расширение происходят по адиабате (dq = 0; q = 0),

(2.11)

где Ат – работа расширения в турбине; Ак – работа сжатия в компрессоре; q1 – тепло, подведенное к газу в процессе сгорания топлива.

Давление в процессе горения постоянно. Следовательно, рс = pz = const и в соответствии с обозначениями на рис. 1.21

(2.12)

Работа сжатия в компрессоре

(2.13)

Работа турбины

(2.14)

В процессе работы меняется объем, поэтому для расчета нельзя применить Сp. Но с изменением давления меняется и Ср, поэтому в расчетах принимается для Ср некоторое среднее значение.

Подставляя в уравнение (2.12) значения из формул (2.13) и (2.14), получим

Используя уравнение адиабаты

и, обозначив , после введения

получаем

и

где .

В действительности процессы сжатия и расширения происходят по политропе, а не по адиабате, и часть тепла теряется. Кроме того, имеют место и гидравлические потери в газе в процессе сжатия, расширения и перетекания. Все это приводит к тому, что площадь индикаторной диаграммы меньше площади теоретической р(V) диаграммы. В результате уменьшаются полезная мощность и КПД.

Индикаторный КПД ηt может быть определен по формуле

,

где ηт ≈ (0,87…0,9) и ηк ≈ (0,85…0,88) – внутренние КПД турбины и компрессора соответственно.

Индикаторная мощность ГТУ

.