78030 P4250076

112

Sprawność termiczna efektywna odniesiona do depta w paliwie

112

n-

T_e 250,8 $„“829,54

0,302

30,2%.

Zużycie jednostkowe paliwa, dla W_t = 41900 kJ/kg,

‘ “ ^{WS8 kg/kwh} - ²⁸⁸ ^

Zakładając moc efektywną N, = 10000 kW obliczymy strumień powietrza na wlocie do kompresora:

39,87 kg/s.

N, 10000 ^mk~ T_e~ 250,8

1.4. Analiza wpływu głównych parametrów obiegu na sprawność i moc jednostkową

Moc jednostkowa efektywna (praca jednostkowa efektywna) silnika turbogazowego zgodnie ze wzorem (III.20) wynosi

N_}, 3B £ = i)Jl —«5)(1 +a)h_T-h_k.

Po podstawieniu (111.49) i (111.55) otrzymujemy

WAI-W +a)_Cł,_rT₃[l _^“J-.ic_MT₀(it”-1).

(III.60)

Podstawiając (III.52), (III.60) i (III.22) do wzoru (111.25) otrzymujemy sprawność termiczną ogólną, odniesioną do ciepła dostarczonego w paliwie.

j ą_-ą_T(l-d)(l+«)c_J,_rr₃[^l-^^ *^T "j—** “O

(III.61)

Dzieląc licznik i mianownik przez T₀ zapisujemy wzór (III.61) w postaci:

^XT -1) ło*⁼ 'Iks    r    “ i 5FT t •

A-M (1+^0-!)—c,,(* | -1)1

(III.62)

Oznaczono tu stosunek górnej temperatury obiegu do temperatury dolnej

(111.63)

ponadto napisano w mianowniku

Postać (III.62) wskazuje, że miarodajnym parametrem wpływającym na sprawność ogólną nie jest bezwzględna wartość temperatury górnej obiegu T₃, lecz stosunek temperatur 9 = TJT₀. Takie rozróżnienie ma sens zwłaszcza w turbinach lotniczych pracujących głównie na dużych wysokościach lotu, gdzie temperatura otoczenia jest rzędu — 50°C, czyli T₀ w 223 K.

Jeżeli np. T₃ = 850°C — 1023 K, zaś To = 223 K, to stosunek temperatur

stacjonarnej przy T₀ = 15°C = 288 K wymaga znacznie wyższej temperatury górnej T₃ = ST, = 4,59-288 = 1322 K = 1049°C

Ze wzorów (111.60) i (III.61) lub (III.62) widać, że moc jednostkowa i sprawność termiczna ogólna zależą od wielu parametrów:

o

= N,j{ri_m, tj_T, tj_ki n, e, T₀, T₃,6), flot = Vog('lKS> *1t> *1k> e. T₃, 5).

Pozostałe ‘parametry: n_T, x_k, x_T, c_pk, c_pT, c_pm, a są funkcyjnie zależne od pozostałych.

Zakładając określone sprawności elementów silnika tj_KS> tj_T, rj_k, rj_m, oceniając straty ciśnienia e oraz straty nieszczelności S, otrzymamy dla konkretnej temperatury otoczenia T₀ zależności:

(111.64)

(in.65)

N.j = N_eJ(n, T₃),

'log = *!«.(*• T,).

Stosunek ciśnień n = — oraz górna temperatura obiegu 7\ są zmiennymi P i

mającymi decydujący wpływ na N_tJ i rj_og. Zależności te, obliczone z wzorów (III.60) i (III.61), przedstawiono na rysunku III. 10, przyjmując: t/_KS = 1,00, tj_T — 0,85, rj_k = 0,89, rj_m = 1, e = 0,07, t₀ = 15°C. Zauważmy, że w odróżnieniu od sprawności obiegu idealnego Joule'a-Braytona sprawność obiegu rzeczywistego nie rośnie monotonicznie ze wzrostem stosunku ciśnień n = p₂/p_ls lecz posiada maksimum dla określonej wartości n = n_opi. Im wyższa temperatura górna T₃, tym wyższa sprawność termiczna i tym większa jest wartość optymalnego stosunku ciśnień. Przykładowo

T_s = 850°C - 7t_0łł, = 15,7 -    = 30%,

T₃* 1050°C - Kop, = 26,6 -    36%.

< - Maszyny PraepŁ i. 10