Цикл газотурбинной установки.

Принцип работы газовой турбины, аналогичен паровой, однако здесь рабочим телом является продукты сгорания топлива.

ГТУ применяются для привода различных механизмов и выработки электрической энергии.

1- воздушный компрессор.

2- Топливный насос.

3- Камера сгорания.

4- Электрогенератор.

4-1 - Изобарный отвод тепла (выхлоп).

3-4 - Адиабатное расширение газов турбины.

2-3 - Изобарный подвод тепла.

1-2 – Адиабатное сжатие воздуха.

l=q1-q1;

Топливо для ГТУ должно содержать как можно меньше различных примесей, образующих золу, т.к. зола вызывает износ лопаток турбины. Топливом является природный газ, а также очищенный искусственные газы. Применяется также специальное газотурбинное жидкое топливо. На практике применяются ГТУ, работающие по циклу со сгоранием топлива при постоянном давлении. При сгорании топлива образуются газы, которые с температурой 700°С подаются через сопловый аппарат на лопатки газовой турбины, при этом кинетическая энергия газов преобразуется в механическую работу вращения вала турбины.

;

e- степень сжатия воздуха в компрессоре.

к- показатель адиабаты.

e=v1/ v2.

Термический КПД цикла ГТУ составляет от 40-50 %.

hгту= 40¸50%.

Низкий КПД объясняется тем, что температура отработанных газов, выбрасывающихся в атмосферу составляет около 400°С, то есть большие потери q2.

, ;

Для повышения КПД применяют регенерацию тепла, то есть используют тепло обработанных газов для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.

Применение регенеративного подогревателя воздуха, поступающего в камеру сгорания повышает КПД ГТУ на 10-15%.

 

ТЕМА №2

Основы теплопередачи.

Теплопередача - это процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую стенку. Сложный процесс переноса теплоты разбивают на ряд наиболее простых, такой прием облегчает его изучение. Каждый простой в процессе переноса теплоты подчиняется своим законом.

Существуют 3 простейших способа передачи теплоты:

1. Теплопроводность;

2. Конвекция;

3. Излучение.

Явление теплопроводности состоит в переносе теплоты микрочастицами (молекулами, атомами, электронами и т.д.) такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур.

Конвективный теплоперенос (конвекция) наблюдается лишь в жидкостях и газах.

Конвекция -это перенос теплоты с макроскопическими обменами веществ. Конвекцией можно передавать теплоту на очень большие расстояния (при движении газа по трубам). Движущаяся среда (жидкость или газ), используются для переноса теплоты, называется теплоносителем. За счет излучения теплота передается во всех лучепрозрачных средах, в том числе и в вакууме. Носителями энергии при теплообмене излучением является фотоны, излучаемые и поглощаемые телами, участвующими в теплообмене.

ПРИМЕР: осуществление нескольких способов одновременно: Конвективная теплопередача от газа к стенке практически всегда сопровождается параллельным переносом теплоты излучения.

Основные понятия и определения.

Интенсивность переноса теплоты характеризуется плотностью теплового потока.

Плотность теплового потока - количество теплоты, передаваемое в единицу времени через единичную плотность поверхности q, Вт/м2.

Мощность теплового потока - (или тепловой поток)- количество теплоты, передаваемая в единицу времени через производную поверхность F

q=Q/F, [ ]

Перенос теплоты зависит от распределения температуры во всех точках тела или системы тел в данный момент времени. Математическое описание температурного тела имеет вид:

t=f(x,y,z, ),

где t- температура.

x,y,z- пространственные координаты.

- время.

Температурное поле, описываемое приведенным уравнением, называется нестационарным. В этом случае температура зависит от времени. Если распределение температуры в теле не изменяется со временем, температурное поле называется стационарным.

t=f(x,y,z,)

Если температура изменяется только по одной или двум пространственным координатам, то температурное поле называется одно или двухмерным.

t=f(x, )

Поверхность, во всех точках которой температура одинакова называется изотермической. Изотермические поверхности могут быть замкнутыми, но не могут пересекаться. Быстрее всего температура изменяется при движении в направлении перпендикулярном изотермической поверхности.

Скорость изменения температуры по нормали изотермической поверхности характеризуется градиент температуры.

Градиент температуры grad t – есть вектор, направленный по нормали к изотермической поверхности и численно равный производной от температуры по этому направлению:

,

n0 – единичный вектор, направленный в сторону возрастания температур, нормально к изотермической поверхности.

Температурный градиент является вектором положительное положение которого совпадает с увеличением температур.