Принцип на действие на газотурбинни инсталации
Фиг.1. Схема с единичен вал газова турбина прост цикъл TBG
Компресорът (1) при растение, газова турбина захранване се подава чист въздух. Под високо налягане на въздуха от компресора е насочено в горивната камера (2), който е снабден и основното гориво - газ. Сместа се запалва. По време на горенето газ-въздушна смес, образувана в енергия на потока на горещите газове. Този поток пробиви при висока скорост на колелото на турбината (3) и се върти. Ротационната кинетичната енергия през вала на турбината задвижва компресора и електрически генератор (4). С електрическа енергия, произведена електрически терминали, обикновено трансформатор, се изпраща към мрежата, на потребителите на енергия.
Газова турбина Brayton цикъл описва термодинамичен цикъл Brayton / Joule - термодинамичен цикъл описва работните процеси на газова турбина, турбореактивен и двигатели Правопоточни двигатели с вътрешно горене и газ-турбинни двигатели, външно горене газове на затворен контур (единична фаза) на работния орган.
Цикълът е кръстен на американския инженер Джордж Брайтон, който е изобретил буталния двигател с вътрешно горене, работещи на този цикъл.
Понякога този цикъл се нарича още Джаул - в чест на английски физик Джеймс Джаул, който е установил механичния еквивалент на топлината.
Фиг.2. P, V диаграма цикъл Brayton
Идеалният цикъл на Брайтон състои от процеса:
- 1-2 изентропична компресия.
- 2-3 изобарни доставка на топлина.
- 3-4 изоентропно експанзия.
- 4-1 изобарни отвеждане на топлината.
Като се има предвид разликите между действителните адиабатно разширение и компресия процесите от изоентропно, конструирана реално цикъл Brayton (1-2p-3-4p-1 T-S диаграма) (Фигура 3)
Фигура 3. T-S диаграма цикъл Brayton
Идеален (1-2-3-4-1)
Реал (1-2p-3-4p-1)
Топлинната ефективност на идеалния цикъл Brayton обикновено се изразява с формулата:
- където Р = p2 / p1 - съотношение налягане процес изентропична компресия (1-2);
- К - коефициент на специфични топлини (1.4 за въздух равен)
Трябва да се отбележи, че този конвенционален метод за изчисляване на ефективността на цикъла скрива същината на текущия процес. Ефективността ограничаване на термодинамичния цикъл се изчислява от съотношението на температурата на уравнението Карно:
- където Т1 - температура на хладилника;
- Т2 - температурата на нагревателя.
Точно същата температура коефициент може да бъде изразена по отношение на количеството използван в съотношение налягане цикъл и адиабатно степен:
Така Брайтон ефективност цикъл зависи от началния и крайния цикъл температурата точно същата, както на ефективността на цикъла на Карно. Когато безкрайно нагряване на работния флуид през линия (23) величина Процесът може да се разглежда като изотермична и напълно еквивалентен на цикъл на Карно. T3 на стойност работна течност по време на нагряване под изобарно операция определя стойността съотнесени към използваното количество в цикъла работен флуид, но по никакъв начин не се отразява на топлинната ефективност на цикъла. Въпреки това, в практическото прилагане на отоплителния цикъл обикновено се състои от големи количества евентуално ограничена устойчивост на топлина на материалите, използвани за свеждане до минимум на размерите на механизмите, извършващи компресия и разширяване на работния флуид.
На практика, триенето и турбуленция причина:
- Nonadiabatic компресия: за дадено общо съотношение на налягане от температурата на освобождаване на компресора е над идеал.
- Nonadiabatic експанзия въпреки че температурата на турбината пада до нивото, необходимо за работата, към компресора не е засегната, отношението на налягането е по-висока, в резултат на разширяването не е достатъчно, за да осигури полезна работа.
- загуба на налягане в входящия въздух, горивната камера и изхода: В резултат на разширяването не е достатъчно, за да осигури полезна работа.
Както при всички циклични топлинни двигатели, по-висока температурата на горене, по-висока ефективност. Ограничаващ фактор е способността на стомана, никел, керамика, или други материали, които съставляват двигателя топлина и налягане. Голяма част от развитието на инженерните, целящи, за отвеждане на топлината от частите на турбината. Повечето турбини също се опитват да се възстановят топлина от изгорелите газове, които в противен случай се губи.
Рекуператори - са топлообменници, които прехвърлят топлина да изчерпи сгъстения въздух преди изгарянето. В комбинираната система цикъл, топлината се предава парни турбини. И в комбинирано производство на топлинна и електроенергия (CHP) използва отпадната топлина за производство на топла вода.
Механично газова турбина може да бъде значително по-лесно, отколкото двигатели с вътрешно горене. Обикновено турбина може да има една подвижна част: вал / компресор / турбина / алтернативни роторен възел (. Вижте изображението по-долу) Без да се има предвид горивната система.
Фигура 4. Тази машина има едностепенна радиален компресор,
турбина, топлообменник и въздушни лагери.
По-разширено турбина (тези, използвани в съвременните реактивни двигатели) може да има няколко шахти (рулони), стотици работни лопатки на турбини, движещите се перки на статора, както и една обширна система от сложни тръбопроводи, топлообменници и горивни камери.
Като цяло, колкото по-малък двигател, по-висока скорост на въртене на вала (и) необходими за поддържане на максимална линейна скорост на лопатките.
Максималната скорост на лопатките на турбината определя максимално налягане, което може да бъде постигнато, с максимална мощност, независимо от размера на двигателя. Jet двигател се върти с около 10 000 оборота / минута, а микро-турбини - със скорост от около 100 000 об / мин.
SUB GTU
Свързани статии