Рабочий процесс газотурбинных установок (ГТУ)

Рассмотрим последовательность термодинамических процессов в основных агрегатах ГТУ, приведённой на рис. 3.1, в, отображая их на T – s диаграмме (см. рис. 3).

Рисунок 3 - T–s диаграмма цикла

Атмосферный воздух с давлением р _а через фильтр попадает на вход компрессора низкого давления, преодолевая гидравлическое сопротивление фильтра Δ р _ф. Величина этого гидравлического сопротивления зависит от конструкции фильтра и скорости воздуха в нём и обычно определяется экспериментального.

Процесс сжатия в первом компрессоре начинается при давлении р 1 = р а – Δ р _ф (точка 1). Температура в начале сжатия Т ₁. С учётом потерь на трение процесс сжатия 1 – 2 идёт по политропе (n ≈ 1,35) и в соответствии со вторым законом термодинамики смещается вправо от изоэнтропы. Давление на выходе из компрессора будет р ₂ = р ₁λ, где λ – степень повышения давления в первом компрессоре. В осевых компрессорах величина λ обычно лежит в пределах 3…5.

Охлаждение в охладителях происходит практически при р = const, но из-за гидравлических потерь давление в конце охлаждения (процесс 2 – 3, например) будет несколько меньшим, чем p 2 (на величину гидравлического сопротивления этого теплообменника Δ р _ох1). Расход и температура охлаждающей воды подбираются так, чтобы воздух охладился практически до температуры T ₁. Итак, р ₃ = р ₂ – Δ р _ох1, Т ₃ = Т ₁.

Аналогичные процессы (3 – 4 и 4 – 5) проходят и в компрессоре среднего давления и во втором охладителе.

Сжатие воздуха в компрессоре высокого давления отображается процессом 5 – 6. После этого компрессора сжатый воздух направляется в регенератор, где процесс нагрева воздуха протекает практически при р = const и он отражён отрезком изобары 6 – 7. В действительности на выходе из регенератора давление меньше, чем р ₆ на величину гидравлических потерь в этом теплообменнике:

р ₇ = р ₆ – Δ р _рег.

Процесс сжигания топлива и подвод тепла в КС1 происходит также при p = const. Здесь тоже есть гидравлические потери, так что и точка 8 сдвигается немного вправо по отношению к предыдущей точке.