Тема 16. Циклы газотурбинных установок

Газотурбинные установки (ГТУ) обладают рядом преимуществ по сравнению с поршневыми двигателями. Газовые турбины имеют относительно небольшие габариты и малую массу, в них нет деталей с возвратно-поступательным движением, они могут выполняться достаточно большими единичными мощностями.

В газовых турбинах отсутствуют основные недостатки поршневых двигателей – невозможность расширения рабочего тела в цилиндре двигателя до атмосферного давления.

Практическое применение нашли ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении и постоянном объеме. Им соответствуют идеальные циклы с подводом теплоты при и .

Газотурбинная установка представляет собой тепловой двигатель, объединяющий принцип работы паросиловой установки и поршневого двигателя внутреннего сгорания.

С одной стороны в газотурбинной установке так же, как в паросиловой установке, имеется специальное устройство, предназначенное только для сжигания топлива, а расширение рабочего тела осуществляется в турбине.

С другой стороны в газотурбинной установке, так же как и в поршневом двигателе внутреннего сгорания, рабочим телом является газообразные продукты сгорания топлива.

Простейшая газотурбинная установка, рис. 58 состоит из компрессора К, газовой турбины ГТ, на одном валу с которыми находятся электрогенератор ЭГ или иной потребитель механической энергии и топливный насос ТН.

Рисунок 58 – Принципиальная схема газотурбинной установки.

Атмосферный воздух адиабатно сжимается в компрессоре и поступает в камеру сгорания. Топливо из топливного бака насосом подается в форсунки и впрыскивается в камеру сгорания, где воспламеняется. Выделившаяся при сгорании топлива теплота подводится к продуктам сгорания при постоянном давлении, так как гидравлическое сопротивление камеры сгорания пренебрежительно мало. Продукты сгорания при температуре сгорания до и давлении поступают в газовую турбину, где адиабатно расширяются до атмосферного давления и выбрасываются в атмосферу. Там они смешиваются с воздухом и охлаждаются до его температуры при атмосферном давлении.

Таким образом, цикл газотурбинной установки состоит из двух адиабатных процессов сжатия и расширения и двух изобарных процессов подвода и отвода теплоты.