Сравнение термодинамической эффективности циклов ГТУ

На рис. 3.6 приведены циклы ГТУ при одинаковых степенях повышения давления и одинаковых максимальных температурах.

рис. 3.6

В цикле с подводом теплоты при  среднеинтегральная температура подвода теплоты будет выше, чем в цикле с подводом теплоты при :

А среднеинтегральная температура отвода теплоты ниже:

Следовательно:

На рис. 3.7 приведены циклы ГТУ при разных степенях повышения давления и одинаковых максимальных температурах.

Рис. 3.7

Цикл с подводом теплоты при  будет иметь больший КПД, чем цикл с подводом теплоты при  (также, как и для ДВС).

Т.к. термический КПД определяется по среднеинтегральным тепмпературам подвода и отвода теплоты.

Методы повышения эффективности (КПД) ГТУ

Известно, что термический КПД ГТУ растет с увеличением степени повышения давлений .

Однако с ростом  увеличивается и температура газов в конце сгорания топлива , в результате чего быстро разрушаются лопатки турбин и сопловые аппараты, охлаждение которых затруднительно.

Чтобы увеличить КПД ГТУ применяют:

1. Регенерацию теплоты газов вышедших из камеры сгорания на подогрев сжатого воздуха из турбокомпрессора, который из регенератора подогретый поступает в камеру сгорания.

2. Многоступенчатое сжатие воздуха в компрессоре.

3. Многоступенчатое сгорание.

Известно, что наиболее термодинамически эффективными в циклах тепловых машин являются изотермные процессы сжатия и подвода теплоты.

Для приближения действительного процесса сжатия к изотермному в компрессорах применяют многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением.

В газовых турбинах для приближения действительного процесса подвода теплоты к изотермному применяют ступенчатое сгорание с расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины.

Чем больше число ступеней расширения и сжатия, тем выше термический КПД ГТУ.

Но применение большого числа камер сгорания и холодильников в установке нецелесообразно т.к.:

§ Значительно усложняется и удорожается конструкция;

§ Увеличиваются потери от необратимости процессов (снижается эксергетический КПД).

Обычно из технико-экономических соображений ГТУ выполняют с двухступенчатым расширением (сгоранием) и трехступенчатым сжатием воздуха в компрессоре.

ТДЭФФ-4 

ЦИКЛЫ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК