Газ о турб і на установка (ГТ У )

Цикл ГТУ з підводом теплоти при постійному тиску:

1-2 - адіабатне стиснення повітря;

2-3 - вприск палива та його згоряння при сталому тиску;

3-4 - адіабатне розширення продуктів згоряння у соплі;

4-1 - ізохорне відведення теплоти в атмосферу.

ККД циклу:

,                                                          (64)

або

,                                                               (65)

де - ступінь збідьшення тиску.

Пов і тр яна холодил ьн а установка

1-2 - адіабатне стиснення повітря в компресорі;

2-3 - ізохорне охолодження повітря;

3-4 - адіабатне розширення повітря в детандері;

4-1 - ізобарне підведення теплоти до повітря від охолоджуваних тіл.

.                                                            (66)

.                                                            (67)

Холодильний коефіцієнт:

.                                                         (68)

Приклад розв'язання задач

Визначити термічні параметри (р, v, Т) для характерних точок циклу Дизеля, а також кількість підведеної (q₁) та відведеної (q₂) теплоти, роботу циклу (І_ц) та термічний ККД циклу. Робочим тілом вважати повітря (R=287 Дж/(кг К), Сv=717 Дж/(кг К)). Ступінь стиснення ε=14, ступінь попереднього розширення р=1,7. Початкова температура t₁=27°С, початковий тиск – р₁=0,1 МПа.

Дано: t₁=27°С;  Т₁=t₁+273=300 К; р₁=0,1 МПа=10⁵Па; ε=v₁/v₂=14; ρ=v₃/v₂=1.7.

Визначити: p_1-4; v_1-4, T_1-4; q₁;  q₂; І_ц; η_t.

Розв'язання

Визначаємо параметри для характерних точок циклу 1-4:

Точка 1:

Т₁=t₁+273=27+273=300 К;          р₁=10⁵ Па;

pv=RT v₁=RT₁/p₁=287*300/10⁵=0.86 м³/кг.

Точка 2:

ε=v₁/v₂ v₂=v₁/ε = 0,861/14=0,061 м³/кг.

p₁v₁^k=p₂v₂^k p₂=p₁(v₁/v₂)^k=p₁ε^k,

де

k= C_p/C_v=(C_v+R)/C_v= =(717+28)/717=1.4;

p₂=10⁵*14^1.4=4.023*10⁶ Па;

 K.

Точка 3:

p₃=p₂=4.023*10⁶ Па;

ρ=v₃/v₂ v₃=v₂*ρ=0.061*1.7=0.105 м³/кг.

Процес 2-3 ізобарний:

 тобто  K.

Точка 4:

v₄=v₁=0.861 м³/кг;

P₃v₃^k=p₄v₄^k p₄=p₃(v₃/v₄)^k =4.023*10⁶*(0.105/0.861)^1.4=2.115*10⁵ Па;

 

 К.

Кількість теплоти, підведенної теплоти:

 Дж/кг.

Кількість відведенної теплоти:

 Дж/кг.

Робота циклу:

 Дж/кг.

Теоретичний ККД циклу:

I_ц= I_ц/q₁=3.689*10⁵ /6.6059*10⁵=0.609,

або

.

    Для того щоб побудувати діаграму циклу, розрахуємо проміжні параметри прцесів 1-2 та 3-4.

    Знайдемо значення тиску при значенях об’єму v₂<v<v₁. Нехай v=0.1, 0.2, 0.4 та 0.6 м³/кг.

    Процеси 1-2 та 3-4 – адіабатні. Для них можна записати:

P₁v₁^k=p₂v₂^k=p_nv_n^k та p₃v₃^k=p₄v₄^k=p_nv_n^k

звідкіля слідує, що

 (для процесу 1-2),

 та

 (для процесу 2-3).

При v=0.1 м³/кг

 Па (для прцесу 1-2);

 Па (для прцесу 3-4);

При v=0.2 м³/кг

 Па (для процесу1-2);

 Па (для процесу 3-4);

При v=0.4 м³/кг

 Па (для процесу 1-2);

 Па (для поцесу 3-4);

При v=0.6 м³/кг

 Па (для процесу 1-2);

 Па (для процесу 3-4)

Побудуємо pv- діаграму для розрахованого циклу Дизеля: