Эксергетический анализ ГТУ

 

Традиционный метод теплового баланса применительно к простой схеме ГТУ (рис.8.17) указывает на то, что единственными потерями ГТУ являются потери теплоты с уходящими газами Q₂.

КПД использования теплоты топлива ГТУ: .

Эксергетический КПД ГТУ имеет более сложное выражение, чем КПД использования теплоты: , (8.38)

где Е_т»Q₁ – эксергия топлива (пл. 2-3-в-а-2 рис. 8.18);

ÑЕ_хт – потеря эксергии, вызванная необратимостью химического процесса горения топлива (пл. I); ÑЕ_гт – потеря эксергии, вызванная необратимостью адиабатного процесса расширения газа в газовой турбине (пл. II); ÑЕ_ух – потеря эксергии, вызванная необратимостью процесса отвода теплоты от уходящих газов в окружающую среду (пл. III);

ÑЕ_гт – потеря эксергии, вызванная необратимостью адиабатного процесса сжатия воздуха в компрессоре (пл. IV).

Эксергетический метод позволяет более детально оценить потери ГТУ. Потери от необратимости процесса сгорания топлива (пл. I) неизбежны при всех процессах горения органического топлива. Поэтому в соответствии с выражением (8.37) и рис. 8.18 видно, что на экономичность ГТУ кроме потерь с уходящими газами (пл. III) существенное влияние оказывают потери, вызванные необратимостью адиабатных процессов в компрессоре (пл. IV) и газовой турбине (пл. II).

Вопросы для самоподготовки к главе 8

1. Почему не нашли практического применения ГТУ, выполненные по замкнутой схеме?

2. Какие основные достоинства и недостатки ГТУ, выполненных по разомкнутой схеме?

3. Какие допущения приняты при рассмотрении тепловой экономичности разомкнутого цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты к рабочему телу?

4. Какое влияние оказывает на тепловую экономичность идеального цикла ГТУ степень повышения давления воздуха в компрессоре?

5. С какой целью для ГТУ вводится коэффициент работы j?

6. Какое влияние оказывает на тепловую экономичность реального цикла ГТУ степень повышения давления воздуха в компрессоре?

7. Какое влияние оказывают на тепловую экономичность реального цикла ГТУ температуры воздуха на входе в компрессор Т₁ и температура газов на выходе из камеры сгорания Т₃?

8. Какие особенности имеет регенеративный цикл разомкнутой схемы ГТУ по сравнению с регенеративным циклом ПТУ?

9. Какое отличие влияния на тепловую экономичность реального регенеративного цикла ГТУ степени повышения давления воздуха в компрессоре по сравнению с влиянием той же величины на экономичность простого цикла ГТУ?

10. С какой целью в схеме регенеративной ГТУ используется двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением и двухступенчатым подводом теплоты к рабочему телу?