P4250078

du konieczności stosowania coraz droższych materiałów żarowytrzymałych. W przypadku turbin gazowych dochodzi specyficzne zagadnienie związane z ograniczoną żywotnością elementów pracujących w obszarze najwyższych temperatur. Należą do nich przede wszystkim układ łopatkowy i rury żarowe komór spalania Zespoły te obliczone są na czas pracy krótszy od okresu eksploatacji silnika turbogazowego jako całości i podlegają okresowej wymianie. Pociąga to za sobą dodatkowe koszty związane z przestojem maszyny i pracami remontowymi. Ze wzrostem temperatury górnej r₃ okresy między-remontowe skracają się, rosną więc związane z tym nakłady finansowe.

1A2. Dobór stosunku ciśnień k = pj/p,

Jak już wskazano, stosunek ciśnień pjp_x = a dobiera się, w zależności od temperatury T₃, w obszarze między (n_0f^_Sj a (ttopj^, z uwzględnieniem kosztów paliwa i kosztów inwestycyjnych. Koszty wykonania turbozespołu wiążą się również z zagadnieniem standaryzacji, co skłania nieraz do pewnych kompromisów przy wyborze korzystnej wartości n.

1.41 Wpływ sprawności turbiny i kompresora

Na sprawność ogólną silnika duży wpływ ma sprawność turbiny tj_T i kompresora rj_k (rys. III. 12).

Z rysunku tego można odczytać, że zwiększenie sprawności z wartości 83/86% do 85/89% daje przy założeniu r₃ = 1000°C wzrost sprawności ogólnej z wartości 27,5% (punkt I) do wartości 31,5% (punkt II). Ten sam przyrost sprawności ogólnej j/_og przy zachowaniu niskich sprawności r\Jt)_T = 83/86%

Rys. 111.12. Wpływ sprawności turbiny i kompresora na sprawność ogólną silnika. Przyjęto optymalny stosunek ciśnień *(f j) = °Pt

wymagałby zwiększenia temperatury r, z lOOO^C do około 1250°C (punkt III).

Problem wysokiej sprawności wewnętrznej kompresora i turbiny jest w silnikach turbogazowych niezmiernie ważny. Doskonaleniu układu przepływowego tych maszyn poświęca się wiele wysiłku badawczego.

Wpływ strat ciśnienia można obliczyć wyznaczając sprawność t]_og z równania (111.61) lub (111.62) w funkcji strat ciśnienia e i odnosząc ją do sprawności obiegu, w którym e = 0, tj. n_r = n(l -c) = n. Przyjmując pozostałe parametry zadania jako stałe, znajdujemy odniesioną stratę sprawności Atj/t1₀ = /(e). Przykładowo na 1% straty ciśnienia, tj. dla £ = 0,01, otrzymujemy orientacyjnie:

X	5	10	20
1o	1.7	1.0	0.75

Strata sprawności dtj/tfo jest w przybliżeniu proporcjonalna do strat ciśnienia e. Jak widać, wpływ strat ciśnienia w obiegu turbogazowym jest katastrofalny. Wymaga to szczególnej uwagi przy projektowaniu.

Zagadnienie wpływu strat ciśnienia nie jest jednoznaczne z formalnego punktu widzenia [26, 48] i może być ujmowane w różny sposób, zależnie od przyjętej konwencji.

1.    Sprawność wewnętrzną kompresora i turbiny można odnosić do parametrów mierzonych bezpośrednio przed i bezpośrednio za układem łopatkowym maszyny. Straty ciśnienia na wlocie i na wylocie muszą być wówczas uwzględniane oddzielnie.

2.    W praktyce nieraz definiuje się sprawność maszyny (kompresora, turbiny) odniesioną do stanu przed i za korpusem maszyny, włączając straty ciśnienia w króćcu wlotowym i wylotowym do strat wewnętrznych maszyny. Tak zdefiniowana sprawność wewnętrzna kompresora czy turbiny jest mniejsza niż w konwencji opisanej powyżej, za to straty ciśnienia, które należy dodatkowo uwzględnić, są niższe. Zależnie od konwencji część strat ciśnienia można więc przypisać do bilansu strat w kompresorze i turbinie lub też uwzględniać wszystkie straty ciśnienia oddzielnie. Porównując dane przytoczone przez różnych autorów lub różne firmy, należy zwrócić uwagę na sposób definiowania sprawności maszyn i sposób definiowania strat ciśnienia.

1.4.4. Wielkości projektowe wstępnie oceniane

Do wstępnego obliczenia procesu turbogazowego należy znać wartości wielu wskaźników, które w dalszej fazie projektowania zostają uściślone drogą szczegółowych obliczeń opartych na badaniach eksperymentalnych.

Sprawność wewnętrzna kompresora rj_k dla małych jednostek wynosi około 82%, zaś w przypadku zespołów dużej mocy, dobrze skonstruowanych, osiąga 87—90%.