ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении

Схемау ГТУ с горением топлива при p =const приведена на рис. 2.4. На общем валу находится газовая турбина ГТ, компрессор К, топливный насос ТН и электрический генератор ЭГ (если ГТУ используется для выработки электроэнергии). Компрессор повышает давление воздуха из окружающей среды и направляет его в камеру сгорания КС. Туда же топливным насосом подается топливо. Топливо горит в камере сгорания при p = const. Продукты сгорания производят работу на лопатках турбины, а затем выбрасываются в атмосферу.

Характеристикой данного цикла является степень повышения давления воздуха в компрессоре .

 

Цикл ГТУ в p-v и T-s координатах изображен на рис. 2.5.

 

Процессы: 1–2 и 3–4 – адиабатное сжатие воздуха в компрессоре и адиабатное расширение продуктов сгорания на лопатках турбины; 2–3 – изобарный процесс горения топлива в камере сгорания (подвод теплоты q ₁ к рабочему телу); 4–1 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду (выхлоп газов в атмосферу заменяется изобарным процессом отвода теплоты).

При расчете цикла будем считать, что рабочее тело является идеальным газом с неизменными свойствами и расходом.

Термический КПД цикла

.

Количества подведенной теплоты в процессе 2-3 и отведенной в процессе равно 4–1 равны

, .

КПД цикла равен

.

Определим температуры, входящие в выражение для КПД.

Температуру T ₂ найдем из уравнения адиабатного процесса 1–2:

.

Обозначив , определим T ₃ из уравнения изобарного процесса 2–3:

.

T ₄ найдем из уравнения адиабатного процесса 3– 4:

Подставив эти температуры в выражение для КПД, получим

Термический КПД цикла ГТУ с подводом теплоты при p =const зависит от степени повышения давления и показателем адиабаты . С увеличением β цикла возрастает.