10434 P4250083

126

Schemat układu otwartego z regeneracją i odpowiedni obieg w wykresie en tropowym i—a przedstawiono na rysunku III. 18, zaś schemat wymiennika ciepła — rekuperatora podaje rysunek 111.19. Zainstalowanie wymiennika ciepła zmniejsza strumień ciepła q, doprowadzany w komorze spalania o wielkość przekazaną sprężonemu powietrzu przez spaliny odlotowe. Moc turbiny zmienia się nieznacznie, mianowicie nieco maleje z powodu dodatkowych strat ciśnienia występujących w rekuperatorze po stronie wysokiego ciśnienia

dff_r

Pz

P3-P2

Pz

i po stronie niskiego ciśnienia

dPr

Po

P\~Pj

Po

Rys. III.19. Schemat rekuperatora

Ps = Po-

Przeciętnie

— = 0,5-1%, — = 1,5-2,5%.

Pz    P_P

Strumień ciepła Q_R wymieniany w rekuperatorze jest proporcjonalny do różnicy temperatur 7’₄—T₂, jaką dysponujemy. Ze wzrostem stosunku ciśnień

jt = PjPi maleje, przy danej temperaturze T₃, różnica między temperaturą spalin opuszczających turbinę T_A a temperaturą powietrza na wylocie z kompresora T₂. Gdy T_A—T₂ — 0, stosowanie rekuperatora traci sens, gdy T_A—T₂ <0 układ z regeneracją chłodziłby powietrze zamiast je ogrzewać, co prowadziłoby do spadku sprawności obiegu w porównaniu z obiegiem prostym.

Oczywiście z uwagi na kierunek przepływu ciepła musi być

Ti < T₄ oraz T₂ < T_s,

czyli

AT_t = T₅-T₂> 0

oraz

dT₂*7;-7;>0.

Stosunek‘przyrostu temperatury powietrza Ti—T₂ do maksymalnego możliwie podgrzewu /lT_miłX = T_A—T₂ nazywamy sprawnością rekuperatora

(111.84)

Sprawność rekuperatora wiąże się ze skutecznością cieplną rekuperatora i z wielkością powierzchni wymiany ciepła. Nie można jej zwiększać ponad pewną miarę, związaną z ekonomicznie uzasadnionymi wymiarami aparatu. Przy projektowaniu procesu z regeneracją obiera się pewną wartość ł)_fi, dalej oblicza poszczególne przemiany jak w podrozdziale Ill.l. Sprężanie w kompresorze opisuje niezmieniony wzór (111.49), we wzorze (III.52) określającym ciepło doprowadzone w komorze spalania należy zamiast temperatury T, podstawić

ii; =■ T₂+tl_R{T_A — T₂)t

podobnie we wzorze (III.S3) określającym udział paliwa a.

Wzór (111.55) wyznaczający spadek wewnętrzny entalpii w turbinie pozostaje bez zmiany z tym, że obliczając stosunek ciśnień w turbinie

7t_r =. (1 —e)n

należy uwzględnić dodatkowe straty ciśnienia w rekuperatorze. zwiększające wartość 6 o 2—3,5% w porównaniu z obiegiem prostym.

Rysunek 111.20 przedstawia sprawność termiczną obiegu w funkcji stosunku ciśnień r. — pjp_l, dla różnych sprawności regeneratora. Przyjęto T₀ = 288 K = 15°C, T₃ = 1073 IC = 800°C, rj_T^tj_k = 0,87, straty cenienia e = 0, turbina niechłodzona y = 0, ponadto przyjęto 5 = a = 0.

Z punktu widzenia sprawnościowego korzystna jest możliwie wysoka sprawność rekuperatora ij_r. Układ z regeneracją należy jednak projektować na