![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Коэффициент полезного действия ГТУ простых схем для идеального и реального двигателя.
Идеальный цикл простой ГТУ Цикл состоит из процессов в различных узлах ГТУ. Кривая АК – процесс адиабатного повышения давления, соответствующее сжатию в компрессоре; при введении охлаждения в процесс сжатия за идеальный процесс примем изотерму – кривая ОА. Кривая КГ (ОГ) – процесс подвода теплоты при постоянном давлении, соответствует повышению температуры рабочего тела в камере сгорания; характер протекания этого процесса определяет наименование цикла p = const. Кривая ГТ – процесс адиабатного понижения давления, соответствует расширению в турбине. Кривая ТА – процесс охлаждения при постоянном давлении, осуществляется только в замкнутых ГТУ; в открытых (простых) ГТУ этот процесс соответствует замене горячих продуктов сгорания, выходящих из турбины, холодным воздухом, который всасывается компрессором (точка А).
ГТУ ГТУ
Работа идеального цикла:
Идеальные работы
Обозначим Графически работы идеальных турбины и компрессора соответственно пропорциональны площадям криволинейных фигур, ограниченных 1 ГТ 2 для турбины и 1 КА 2 для компрессора. Работа идеального цикла пропорциональна площади АКГТ.
Коэффициент полезного действия Эффективный КПД hе, позволяющий судить об экономичности идеального цикла, равен превращенной в работу доле подведенной теплоты: Теплоемкость так как Полученное выражение показывает, что КПД идеального цикла зависит от степени повышения давления p, причем КПД увеличивается до единицы, при p®¥. КПД действительной ГТУ Удельная работа
«*» – торможение} потенциал Экономичность компрессора обычно оценивается адиабатным КПД по параметрам торможени: выражение для адиабатной работы будет:
Работу турбины оценим по температуре торможения
Получим выражение для удельной работы и введем в неё универсальную газовую постоянную
пренебрежем гидравлическими потерями в камере сгорания и при выходе из турбины: т.е При этом работы компрессора и турбины будут соответственно При постоянной температуре Т А и выбранных значениях
Вблизи нулевого значения работ тангенс кривой Величину При Коэффициент полезного действия цикла с учетом введенных параметров u, Пользуясь введенными выше параметрами u, Полагая теплоемкости одинаковыми в уравнениях удельной работы и теплоты на 1 кг рабочего тела, будет Из представленных зависимостей следует: с ростом повышения давления количество теплоты Q 1 пропорционально выражению
8. Зависимость коэффициента полезного действия от степени повышения давления в компрессоре с учетом работ компрессора и турбины, и температуры газа перед турбиной.(+ ответ есть в 7 билете) РИС. Зависимость параметров действительного цикла от степени повышения давления
КПД компрессора КПД турбины Работа турбины Работа компрессора При этом работы компрессора и турбины будут соответственно При постоянной температуре Т А и выбранных значениях В действительности массы рабочего тела, проходящие в компрессоре и турбине, как и значения теплоемкостей в процессах сжатия и расширения отличаются, что должно быть учтено при расчете параметров реальных ГТУ. Однако для упрощения анализа увеличения наглядности получаемых зависимостей при общем исследовании различием масс и теплоемкостей можно пренебречь. 9. Оптимальная степень повышения давления компрессора при наименьшем диаметре компрессора. Для заданной мощности ГТУ
где Выражая площадь
Приравнивая правые части выражений (23) и (24), получим
Из выражения (25) следует, что при рекомендуемых значениях Величину pL можно определить из выражения
или, используя зависимости (20) и (21), имеем Из выражения (26) следует, что величина
10.Оптимальная степень повышения давления ГТУ при наименьшем диаметре турбины. Диаметр турбины обычно зависит от размеров последней ступени. Если средний диаметр колеса последней ступени
Выражая площадь
при этом приближенно принимаем расходы газа и воздуха одинаковыми. Приравнивая правые части выражений (28) и (29), находим
Из выражения (30) следует, что при рекомендуемых значениях
Приравнивая нулю числитель производной выражения (31), получаем ·
После преобразования имеем квадратное уравнение относительно
отсюда находим оптимальную степень повышения давления В последнем выражении реальный смысл имеет лишь положительный знак перед радикалом. Для частного случая hт =1 получаем неопределенность Для получения наименьших размеров турбины, степень повышения давления в ГТУ должна быть больше, чем для получения наименьших размеров компрессора.
11.Оптимальная степень повышения давления ГТУ при наибольшей экономичностиphопределяется из уравнения (22),
как После преобразования получим квадратное уравнение относительно
Оптимальная степень повышения давления при максимальной экономичности
В последнем выражении отрицательный знак перед радикалом соответствует максимальному КПД Степень повышения давления в проектируемой ГТУ выбирают после технико-экономического анализа в зависимости от назначения установки и требований, предъявляемых к ней, с учетом того, какой параметр наиболее важен: масса, размеры или экономичность двигателя.
12. Эффективность промежуточного охлаждения в компрессоре идеального двигателя ГТУ.
|