P4250082

124

gdzie

K =    */(*. r„ ...) = 0.4-0.5.

⁽pm 'J

Wzór na pracę turbiny chłodzonej w przypadku idealnym rf_T = ą_r ma postać;

r_Tfah^ = h_T[l —y(l—K)J = hf(l -A-y),    (III.83)

pny czym /I = (1 — A) « 0,5— 0,6. Strata mocy jednostkowej odniesiona do ńlflt« A-y(h_Tflj) wynosi 1,0—1,5% na 1% y. Strata sprawności termicznej wewnętrznej órjjri,,* Ay(h_r/l, — l) wynosi 0,5—1% na 1% y, tj. około dwa razy mniej niż w przypadku najgorszym (A).

Negatywny efekt chłodzenia zależy w poważnej mierze od skuteczności chłodzenia, tj. od zużycia powietrza chłodzącego y(t₃). Dla przykładu obliczono przebieg mocy jednostkowej /J(r₃) i sprawności termicznej wewnętrznej tfu(t₃\ przyjmując y(t₃) według rysunku III.13 i korzystając ze wzorów (111.71), (111.14) i (III.75). Przyjmowano optymalny stosunek sprężania: (n_opJ_Nj przy obliczaniu mocy jednostkowej oraz (ffopt)*,, przy obliczaniu sprawności termicznej obiega Przyjęto jak na rysunku UL10 rj_m = 1, rj_T = 0,85, t]_k = 0,89, e = 0,07, t₀ = 15°C. Wyniki obliczeń podano na rysunku III.17.

Wykres sprawności termicznej turbiny chłodzonej tj',i(t₃) leży niżej od wykresu rj_u(t₃) turbiny bez chłodzenia. Ten sam efekt sprawnościowy osiągamy na przykład stosując temperaturę t₃ = 850°C w turbinie bez chłodzenia lub i₃ = 980°C i turbinę chłodzoną (dla S = 0,15), jak to zaznaczono punktami 1 i 2 na rysunku 1X1.17.

t,

*3    ‘3

Rys. 111.17. Sprawność termiczna i moc jednostkowa obiegu otwartego prostego z chłodzeniem

i bez chłodzenia

2. Obiegi otwarte złożone, obieg z regeneracją

W początkowym okresie rozwoju turbin gazowych występowały trudności w podwyższaniu sprawności obiegu metodą podnoszenia temperatury górnej t,. W związku z tym stosowano obiegi złożone prowadzące drogą komplikacji schematu do korzyści sprawnościowych. Metody te sprowadzają się do podnoszenia średniej górnej temperatury obiegu T_lłf przy zadanej temperaturze maksymalnej (, oraz do obniżenia średniej dolnej temperatury obiegu T_Jh przy określonej temperaturze minimalnej (temperaturze otoczenia t₀). Odpowiednim idealnym obiegiem porównawczym jest w tym przypadku obieg Ericsona z izotermicznym doprowadzeniem i odprowadzeniem ciepła.

Powyższy kierunek rozwoju prawie całkowicie zanikł, większość turbin gazowych obecnie produkowanych pracuje według najprostszego obiegu otwartego, co najwyżej stosuje się rekuperaior, w celu częściowego odzyskania ciepła gazów odlotowych. W związku z tym ograniczymy się do analizy obiegu otwartego z regeneracją ciepła odlotowego.

Rys. III.18.a — schemat układu z regeneracją, R - rekuperator. b — obieg otwarty z regeneracją