Рис 3.7. Идеальные циклы ГТУ с подводом теплоты при и с одинаковой степенью повышения давления в компрессоре и одинаковым количеством отведенной теплоты на P - V и T - S диаграммах.
Из рис.3.7.следует, что при одинаковых значениях и
,цикл с подводом теплоты при
выгоднее цикла с подводом теплоты при
за счет большей степени адиабатного расширения рабочего тела в турбине и соответственно большего значения термического КПД.
Необходимость установки в камере сгорания впускных и выпускных клапанов усложняет конструкцию ГТУ и снижает ее надежность. Кроме того, клапаны значительно увеличивают гидравлическое сопротивление потоку рабочего тела, что существенно снижает реальных ГТУ. Условия работы турбины в ГТУ с подводом теплоты при
значительно ухудшаются из-за пульсации потока продуктов сгорания топливной смеси.
По указанным причинам ГТУ с подводом теплоты при не получили практического применения. Все эксплуатируемые в настоящее время ГТУ работают по циклу со сгоранием топливной смеси при постоянном давлении.
3.3. Циклы ГТУ с регенерацией теплоты
Регенерация теплоты в ГТУ заключается в подогреве воздуха, поступающего из компрессора в камеру сгорания, отработавшими газами турбины.
Схема ГТУ с подводом теплоты при и с регенерацией теплоты представлена на рис 3.8.
Рис. 3.8. Схема ГТУ с регенерацией теплоты:
1 – камера сгорания; 2 – осевой воздушный компрессор; 3 – регенератор (теплообменник); 4 – газовая турбина; 5 – электрогенератор (нагрузка); 6 – топливный насос; 7 – топливный бак.
Воздух из компрессора 2 поступает в регенератор 3,где посредством теплопередачи от отработавших в турбине 4 газов подогревается и поступает в камеру сгорания 1. Подогрев воздуха в регенераторе 3 уменьшает количество теплоты, которое необходимо подвести к нему в камере сгорания 1 для достижения заданной максимальной температуры цикла.
Уходящие из газовой турбины 4 продукты сгорания топливной смеси имеют достаточно высокую температуру, поэтому использование их теплоты в цикле ГТУ повышает термический КПД установки. Если для подогрева воздуха используется вся теплота отработавших газов, то такой цикл называется циклом с полной (предельной) регенерацией.
Степень регенерации – это отношение количества теплоты, переданной воздуху, к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано ему при охлаждении газов до температуры воздуха на выходе из компрессора.
Идеальный цикл ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении и с регенерацией теплоты представлен на рис. 3.9.