506 2

13. ELEKTROWNIE Z TURBINAMI GAZOWYMI

Sprawność teoretyczna przedstawionego idealnego obiegu w układzie ze spalaniem paliwa przy stałym ciśnieniu jest zatem tym większa, im wyższy jest stopień sprężania w sprężarce, co jednocześnie odpowiada większej różnicy temperatur przed i za sprężarką oraz przed i za turbiną gazową.

W rzeczywistym obiegu z turbiną gazową wpływ stopnia sprężania na sprawność nie jest tak prosty jak w rozpatrywanym obiegu teoretycznym. Wynika to z faktu, że przemiany sprężania i rozprężania są politropami, z czym jest związany przyrost pracy sprężania i zmniejszenie pracy rozprężania (linie kreskowe na rys. 13. Ib). Ponadto występują spadki ciśnienia czynnika między sprężarką a turbiną oraz przyrost masy czynnika w komorze spalania (w obiegu otwartym). Powoduje to, że dla określonych wartości temperatury 7) przed turbiną sprawność rzeczywistego obiegu Braytona-Joule’a osiąga maksimum dla ściśle określonej, optymalnej wartości stopnia sprężania ej. Zależność sprawności rzeczywistej obiegu z turbiną gazową od temperatury 7) na wlocie i 7) na wylocie z turbiny, a więc pośrednio od stopnia sprężania przedstawiono na rysunku 13.2.

Rys. 13.2. Zależność sprawności rzeczywistej obiegu otwartego z turbiną gazową od temperatury gazów przed i za turbiną, wg [13.6]

Dalsze zwiększenie sprawności obiegu Braytona-Joule’a i zbliżenie do teoretycznego obiegu Carnota można uzyskać, stosując regenerację ciepła (podgrzewanie sprężonego powietrza przed komorą spalania za pomocą gazów wylotowych) oraz wielostopniowe sprężanie i rozprężanie gazów spalinowych. Powoduje to jednak znaczną komplikację układu i dlatego w praktycznych rozwiązaniach współczesnych turbin gazowych najczęściej jest stosowany prosty układ jak na rysunku 13.1.

Duża część mocy turbiny gazowej (zwykle ok. 70%) jest zużywana do napędu sprężarki, wobec czego moce zespołów gazowych są znacznie mniejsze od mocy turbozespołów w elektrowniach parowych konwencjonalnych, a zwłaszcza

506