Циклы ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме

В отличие от ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении, где процесс горения осуществляется непрерывно, в ГТУ со сгоранием топлива при постоянном объеме процесс горения является периодическим (пульсирующим). Через воздушный клапан 7 в камеру сгорания 1 поступает воздух, сжатый в компрессоре 6 (рис. 10.5). Сюда же топливным насосом 5 через топливный клапан 8 подается жидкое топливо. Процесс горения произ­водится при закрытых воздушном клапане 7 и сопловом клапане 2. Воспла­менение происходит от электрической искры. После сгорания топлива в ре­зультате повышения давления в камере 1 открывается сопловой клапан 2. Продукты сгорания, проходя через сопловые аппараты 3, поступают на ло­патки газовой турбины 4.

Идеальный цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при по­стоянном объеме в pν - и Ts - диаграммах представлен на рис. 10.6.

В адиабатном процессе 1-2 рабочее тело с параметрами р ₁, ν₁, T ₁ в точке 1 сжимается до параметров р ₂, ν₂, T ₂в точке 2.

Рис. 10.5

В изохорном процессе 2-3 к рабочему телу подводится некоторое количе­ство теплоты q ₁. Затем рабочее тело расширяется в адиабатном процессе 3-4 до начального давления р ₄ =р ₁и по изобаре 4-1 возвращается в первоначаль­ное состояние, характеризуемое параметрами точки 1. Характеристики цик­ла:

- степень повышения давления в компрессоре;

- степень добавочного повышения давления.

Рис. 10.6

Удельное количество подводимой и отводимой теплот определяется по формулам

;

.

Подставляя эти величины в формулу для термического кпд, получим

.

Найдем выражения для температур T ₂, T ₃, Т ₄через начальную температу­ру Т ₁. В адиабатном процессе 1-2 имеем

.

Отсюда

.

В изохорном процессе 2-3

.

Отсюда

.

В адиабатном процессе 3-4

.

Отсюда

.

Подставляя найденные значения температур в выражение для термиче­ского кпд, получим

.

Отсюда видно, что термический кпд возрастает с возрастанием величин λ, β, k.