Цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием, промежуточным

Охлаждением воздуха и регенерацией теплоты

Задача 4

На базе исходных данных, рассмотренных выше задач, исследовать совместное влияние на эффективность цикла ГТУ двухступенчатого сжатия с промежуточного охлаждения воздуха до температуры окружающей среды и регенерации теплоты отработавших газов.

Решение

Исследование ведем на базе исходных данных предыдущих задач. Расчет для различных значений σпроводим в компактной табличной форме. Термодинамический цикл и принципиальная схема ГТУ, соответствующие условию предложенной задачи, приведены на рис. 2.6.

Из сопоставления результатов приводимой ниже таблицы и таблицы, соответствующей одноступенчатому сжатию воздуха (см. стр.42) следует, что в регенеративных циклах с двухступенчатым сжатием воздуха значение КПД выше, чем в циклах с одноступенчатым сжатием воздуха при равных значениях σ. Так, в рассматриваемом цикле при предельной регенерации КПД повышается на 51,6 % по сравнению с КПД цикла без регенерации. В то время как в соответствующем цикле с одноступенчатым сжатием воздуха рост КПД составляет только 32 %. Таким образом, двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением способствует дальнейшему росту КПД почти на 20 % благодаря улучшению условий для регенерации теплоты.

Основания для расчета	Расчетные соотношения	Степень регенерации, σ
	0,4	0,6	0,8	1,0
адиабатный процесс 1-2		396,35	396,35	396,35	396,35	396,35
адиабатный процесс 3-4		396,33	396,33	396,33	396,33	396,33
из определения σ		396,33	491,80	539,53	587,27	635,0
из теплового баланса			539,53	491,8	444,06	396,33
формула для КПД		0,3944	0,4555	0,4941	0,5390	0,5934
повышение КПД	%		16,3	26,2	37,7	51,6

*КПД при отсутствии регенерации (σ = 0).

Рис. 2.6. Принципиальная схема и цикл ГТУ с двухступенчатым сжатием и

промежуточным охлаждением воздуха, атакже с регенерацией теплоты:

обозначения на принципиальной схеме: I – пусковой двигатель; II – топливный насос; III – топливный бак; IV – камера сгорания; V_В и V_Н – компрессоры высокого и низкого давления (КВД и КНД); VI_В и VI_Н – газовые турбины высокого и низкого давления; VII – охладитель воздуха; VIII – потребитель механической энергии; IX – регенеративный теплообменник;

обозначения на диаграммах: 1-2 – адиабатное сжатие воздуха в КНД; 2-3 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду (промежуточное охлаждение воздуха); 3-4 – адиабатное сжатие воздуха в КВД; 4-5 – регенеративный подогрев воздуха; 5-6 – подвод теплоты к рабочему телу от внешнего источника теплоты; 6-7 – адиабатное расширение газов в турбинах; 7-8 – охлаждение отработавших газов в регенеративном подогревателе воздуха; 8-1 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду; штриховыми линиями на p,v диаграмме показаны изотерма сжатия, исходящая из точки 1 адиабаты сжатия 1-2', и изотерма, исходящая из конечной точки адиабаты расширения 6-7