Циклы газотурбинных установок

При термодинамическом исследовании циклов ГТУ реальные процессы

идеализируются и заменяются тео­ретическими обратимыми процессами. Процесс горения топлива заменяется изобарным или изохорным процес­сом подвода теплоты, которое эквивалентно теплоте, выделяемой при сгорании топлива; удаление газов из турбины заменяется изобарным процессом отвода теп­лоты холодному источнику; количество рабочего тела в цикле остается постоянным, равным 1 кг, следова­тельно, цикл считается замкнутым.

Рис.2. р-ϑи Т- s-диаграмма цикла ГТУ

с изобарным подводом теплоты.

Рис.2 Теоретический цикл ГТУ со сгоранием топлива при постоянно давлении

Теоретический цикл ГТУ в p -ϑ - и T-S -диаграммах изображен на рис. 2. В цикле:

1 — 2 — адиабатное сжатие воздуха в турбокомпрес­соре;

2 — 3 — изобарный процесс подвода теплоты q₁, что соответствует сгоранию топлива в камере горения;

3 — 4 — адиабатное расширение рабочего тела (про­дуктов сгорания) в газовой турбине;

4 —1 — изобарный процесс отвода теплоты q ₂, что соответствует выходу газов в окружающую среду.

При исследовании цикла применяются следующие характеристики: степень сжатия

=ϑ₁/ϑ₂, степень по­вышения давления β=Р₂/Р₁.

Количество подводимой и отводимой теплоты в цикле ГТУ нахо­дим из уравнений:

Термический кпд цикла определяется выражением:

и приводится к следующему выражению:

Следовательно, термический к. п. д. повышается с увеличением степени повышения давления или сте­пени сжатия.