P4250046

52

Rys. 11.13. Schemat bloku z przegrzewem międzystopniowym w kotle (a) i obieg idealny (b)

Rozważany obieg kombinowany możemy traktować jako złożony z wysokociśnieniowego obiegu podstawowego CR i—2'—5 — 1 i średniociśnieniowe-go obiegu dodatkowego Braytona 2—3-4-2'—2. Maksymalne temperatury obu obiegów przyjmuje się mniej więcej jednakowe, w praktyce

t, = t₀±(15-30rC.

Średnia górna temperatura obiegu podstawowego CR

r -liiii

obiegu dodanego

Tu =

W przypadku, gdy górne temperatury obu obiegów są jednakowe, t_p = t₀, obieg dodany Braytona może mieć wyższą średnią górną temperaturę Iie > -T[_c, jeżeli tylko obierzemy racjonalne ciśnienie przegrzewu międzystop-

niowego p_p. Wtedy sprawność obiegu dodanego jest wyższa od sprawności obiegu bazowego

n" > n\

i obieg kombinowany wykazuje wzrost sprawności w porównaniu z obiegiem bazowym

1, > *l't -

Korzyść termodynamiczna zależy od doboru ciśnienia p_Q. Gdy jest ono zbyt wysokie, p_p-*p₀, wtedy TJ'_C dąży do maksimum wynoszącego T_p, ale udział pracy obiegu dodanego Al_T dąży do zera. Odwrotnie, jeżeli ciśnienie p_p przyjmujemy zbyt niskie, powoduje to zmniejszenie temperatury T₂, a w konsekwencji zmniejszenie średniej górnej temperatury obiegu dodanego Ti, tak, że może być Tl'_c < T[_c. Obieg dodany będzie miał wówczas sprawność niższą od bazowego, i\" < rj'_lt w efekcie nie otrzymamy zysku, lecz zmniejszenie sprawności. Istnieje wobec tego optymalne ciśnienie przegrzewu międzystop-niowego p_popl, dla którego obieg kombinowany osiąga maksymalną średnią górną temperaturę T_u = Ti_cop„ a tym samym najwyższą sprawność termiczną. Oczywiście musi być

^ gil

aby obieg kombinowany dał wzrost sprawności w porównaniu z obiegiem prostym.

Udowodnimy, że maksymalny przyrost sprawności obiegu idealnego otrzymuje się, gdy temperatura przed przegrzewem międzystopniowym równa się średniej górnej temperaturze obiegu kombinowanego

T_2opI = T_le.    (n.15)

Znając temperaturę T_2opt, znajdujemy na linii ekspansji punkt 2 i ciśnienie Ppopi- Przyjmijmy t_p = t₀ i zbadajmy, jaki wpływ na zmianę sprawności obiegu kombinowanego ma odstępstwo od p₂ = p_2op., czyli T₂ # T_le. Rysunek 11.14

Rys. 11.14. Dobór optymalnego dinienia przegrzewu międzystopniowego