Электронная библиотека

  • Для связи с нами пишите на admin@kursak.net
    • Обратная связь
  • меню
    • Автореферат (88)
    • Архитектура (159)
    • Астрономия (99)
    • Биология (768)
    • Ветеринарная медицина (59)
    • География (346)
    • Геодезия, геология (240)
    • Законодательство и право (712)
    • Искусство, Культура,Религия (668)
    • История (1 078)
    • Компьютеры, Программирование (413)
    • Литература (408)
    • Математика (177)
    • Медицина (921)
    • Охрана природы, Экология (272)
    • Педагогика (497)
    • Пищевые продукты (82)
    • Политология, Политистория (258)
    • Промышленность и Производство (373)
    • Психология, Общение, Человек (677)
    • Радиоэлектроника (71)
    • Разное (1 245)
    • Сельское хозяйство (428)
    • Социология (321)
    • Таможня, Налоги (174)
    • Физика (182)
    • Философия (411)
    • Химия (413)
    • Экономика и Финансы (839)
    • Экскурсии и туризм (29)

ЛЕКЦИЯ 12 Тема: Газотурбинные и паросиловые установки.

ЛЕКЦИЯ 12

Тема: Газотурбинные и паросиловые установки.

План лекции: 1.Газотурбинный двигатель.

2. Паросиловые установки.

1.Газотурбинный двигатель.

В газотурбинном двигателе (ГТД) в отличие от поршневого в процессе реализации термодинамического цикла отдельные изменения состояния рабочего тела протекают в пространствен­но разнесенных конструктивных блоках энергетической уста­новки (компрессор, камера сгорания и турбина). Эти техничес­кие устройства соединяются друг с другом через газопрово­ды и другие элементы конструкции (диффузоры, спирали и т.п.). Поэтому в ГТД термодинамические изменения состояния рабочего тела в реальном масштабе времени происходят не дис­кретно, а непрерывно.

В газотурбинных двигателях автотракторного назначения (рис. 1) всасываемый воздух перед конденсацией в радиаль­ном компрессоре 2 и последующим нагревом в теплообменни­ке 4 проходит через фильтр и глушитель 1 шума. Теплообмен­ник в современных автомобильных двигателях обычно выпол­няется в виде вращающегося регенератора. Таким образом, сжа­тый и предварительно нагретый газ (воздух) нагнетается в ка­меру сгорания 3; где происходит дальнейшее повышение его температуры при горении впрыскиваемого газообразного, жид­кого или эмульгированного топлива.

Продукты сгорания поступают на одно-, двух- или трехсту­пенчатую турбину, установленную на одном, двух или трех ва­лах. Радиальная, или осевая, турбина 9 сначала обеспечивает приведение в действие компрессоров и вспомогательных уст­ройств, а затем оставшаяся мощность расходуется на приведе­ние во вращение ведущего вала через тяговую турбину 7, редук­тор 6 и трансмиссию.

clip_image002

Рис. 1. Схема работы газотурбинного двигателя автотракторного на­значения:

1 — фильтр и глушитель; 2 — радиальный компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — теплообменник; 5 — выпускное окно; 6" — шестеренчатый редуктор; 7 — тяговая турбина; 8 — регулируемые направляющие газового потока; 9 — ком­прессорная турбина; 10 — пусковое устройство (стартер); 11 — вспомогатель­ное оборудование привода; 12 — масляный насос в смазочной системе

Таблица 1

Значения температуры, °С, элементов металлической и керамической газовых турбин, работающих в режиме полной нагрузки

Местоположение точки Металлическая Керамическая измерения турбина турбина

Выход из турбины 230 250

Выход из теплообменника 700 950

(со стороны подачи воздуха)

Выход из камеры сгорания 1000 …1100 1250… 1350

Вход в теплообменник 750 1000

(со стороны подачи газа)

Выход из теплообменника 270 300

Турбина обычно имеет регулируемые направляющие 8 газового потока. При их конструировании учитываются требования уменьшения расхода топлива и обеспечения возможности работы в режимах частичных нагрузок, что одновременно повышает управляемость турбиной при ускорении. После частичного охлаждения в процессе расширения газы пропускаются через газовую секцию теплообменника 4, где часть остаточной теплоты передается в окружающую среду. Затем ОГ проходят через выпускной тракт, где они также могут нагреваться для последующей передачи теплоты, например, системе отопления автомобиля.

Термический КПД и расход топлива в газотурбинном двигателе в значительной мере определяются максимально возможными рабочими температурами. В таких двигателях требуются термостойкие сплавы на основе кобальта и никеля. Уровень этих температур (табл. 1) недостаточен для того, чтобы добиться топливной экономичности, сопоставимой с аналогичными показателями современных поршневых двигателей. Сравнимая или даже лучшая топливная экономичность газотурбинного двигателя может быть достигнута при использовании в конструкции керамических материалов (см. табл. 2).

Идеальный термодинамический цикл ГТД предполагает подвод и отвод теплоты при постоянных значениях давления. Он состоит (рис. 2) из изоэнтропийного сжатия (процесс 1-изобарного подвода теплоты (процесс 2—3), изоэнтропийного расширения (процесс 3— 4) и изобарного отвода теплоты (процесс 4—1).

Высокий термический КПД может быть получен только тогда, когда температура возрастает от Т2 до Т2’ за счет действия теплообменника, обеспечивающего выход теплоты (4 ®4’).

clip_image004

Рис. 2. Диаграммы термодинамического цикла газотурбинного дви­гателя в координатах р — V0 (а) и T—s (б):

1—2 — изоэнтропийное сжатие; 2—2’—3— изобарный подвод теплоты в теп­лообменнике и при сгорании топлива; 3—4 — изоэнтропийное расширение; 4— 4’— 1 — изобарный отвод теплоты, предварительно осуществляемый в теп­лообменнике

При полном теплообмене количество удельной теплоты, кото­рое дополнительно должен получить газ, снижается до величины q1 = ср(Т3, – Т2′) = ср(Т3 – Т4). Количество отводимой удельной теплоты q2 = cp(T4′ – Т1)

= сp(Т2 – Т1).

Максимальное значение термического КПД газовой турби­ны с теплообменником

clip_image006.

При clip_image008 и clip_image010 общий КПД

clip_image012 .

Современные газотурбинные двигатели имеют КПД до 35 %. Преимуществами газовой турбины перед другими тепловыми двигателями являются низкая токсичность ОГ (если не прини­мать во внимание применение каталитических нейтрализато­ров), устойчивая работа при равномерном вращении вала, спо­собность работать на разных сортах топлива (многотопливность), плавное изменение крутящего момента, отсутствие не­обходимости в частом техническом обслуживании.

К недостаткам ГТД следует отнести высокую стоимость из­готовления, неудовлетворительную работу на неустановивших­ся режимах, высокий расход топлива, непригодность для при­ведения в действие маломощных установок и транспортных средств.

2. Паросиловые установки

Паросиловые установки отличаются от ГТД и ДВС тем, что рабочим телом в них служит пар какой-либо жидкости (обычно водяной пар), а продукты сгорания топлива являются лишь про­межуточным теплоносителем. Паротурбинная установка, работающая по наиболее идеальному циклу — циклу Карно с влаж­ным насыщенным паром в качестве рабочего тела, должна со­стоять из парового котла, парового двигателя, конденсатора и компрессора. Однако паросиловые установки, работающие по циклу Карно, имеют столь существенные недостатки, что их применение становится нецелесообразным1.

Ввиду сказанного в качестве идеального цикла паросиловой установки принят другой специальный цикл, называемый цик­лом Ренкина. Этот цикл может быть осуществлен в паросило­вой установке по схеме и диаграмме, приведенным на рис. 3. В паровом котле ПК за счет теплоты сжигаемого топлива про­исходит процесс превращения воды в пар.

_________________

1 Основными ограничениями применения цикла Карно с влажным паром, в качестве рабочего тела являются необходимость использования громоздкого компрессора и большие затраты энергии на сжатие пара.

Пароперегреватель ПП обеспечивает необходимые начальные параметры пара (р1, Т1). На лопатках паровой турбины ПТ происходит преобразо­вание теплоты в работу, а затем в электрогенераторе ЭГ — в электрическую энергию. Отработавший пар в конденсаторе К конденсируется с передачей теплоты охлаждающей воде ОВ. Полученный конденсат питательным (конденсатным) насосом ПН подается в водяной экономайзер ВЭ, служащий для подо­грева воды, и далее в паровой котел ПК.

Полезная работа lц цикла Ренкина на диаграмме рис. 3.8 чис­ленно определяется площадью фигуры 1 — 2—3—4—5—6—1. Она соответствует полезной работе, совершаемой 1 кг пара: lц = (р1 – p2)V03 = i1 – i2. Из этого уравнения видно, что полезная работа в цикле Ренкина зависит от разности энтальпий i1 – i2. Эта разность называется теплопадением или тепловым напо­ром. Термический КПД цикла Ренкина определяется как отно­шение полезной работы lц цикла ко всей подведенной в цикле теп­лоте q1:

ht = lц / q1= (i1 – i2)/( i1 – i‘2), где i‘2 — энтальпия воды при температуре конденсатора (холодильника).

clip_image014

Рис. 3. схема (а) и термодинамическая диаграмма Т —s (б)

пароси­ловой установки:

1 — 2 — адиабатное расширение пара на лопатках паровой турбины; 2—3 — конденсация пара в конденсаторе; 3—4 — сжатие воды в конденсатном насо­се; 4—5 — подогрев воды до температуры кипения в водяном экономайзере и котле; 5—6— парообразование в котле; 6— 1 — перегрев пара в паропере­гревателе; ПТ — паровая турбина; ЭГ — электрогенератор; К — конденсатор; ОВ — охлаждающая вода; ПН — питательный насос (конденсатный); ВЭ — водяной экономайзер; ПК — паровой котел; ПП — пароперегреватель

Тема необъятна, читайте еще:

  1. ЛЕКЦИЯ 10 Тема: ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.
  2. ЛЕКЦИЯ 11 Тема: РЕАЛЬНЫЕ И ИДЕАЛЬНЫЕ ЦИКЛЫ ДВС
  3. ЛЕКЦИЯ 16 ТЕМА. Основы энергосбережения.
  4. ЛЕКЦИЯ 09 Тема: Сложный теплообмен

Автор: Наташа, 03.07.2015
Рубрики: Разное
Предыдущие записи: ЛЕКЦИЯ 10 Тема: ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.
Следующие записи: ЛЕКЦИЯ 14 ТЕМА. Теплоснабжение промышленных предприятий и предприятий автомобильного транспорта.

Последние статьи

  • ТОП -5 Лучших машинок для стрижки животных
  • Лучшие модели телескопов стоимостью до 100 долларов
  • ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ РЕЧЕВОГО РАЗВИТИЯ У ДЕТЕЙ РАННЕГО ВОЗРАСТА
  • КОНЦЕПЦИИ РАЗВИТИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ СИБИРИ: ГЕОПОЛИТИЧЕСКИЕИ ГЕОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОЦЕНКИ
  • «РЕАЛИЗМ В ВЫСШЕМ СМЫСЛЕ» КАК ТВОРЧЕСКИЙ МЕТОД Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО
  • Как написать автореферат
  • Реферат по теории организации
  • Анализ проблем сельского хозяйства и животноводства
  • 3.5 Развитие биогазовых технологий в России
  • Биологическая природа образования биогаза
Все права защищены © 2015 Kursak.NET. Электронная библиотека : Если вы автор и считаете, что размещённая книга, нарушает ваши права, напишите нам: admin@kursak.net