Газотурбинных установок

(ПГУ) - энергетич. установка, в к-рой комбинируются циклы паровых и газовых турбин. В качестве рабочих тел на ПГУ используют продукты горения топлива и подогретый воздух (в газовой турбине), пар (в паровой турбине} или парогазовую смесь в одной турбине. Преимущества ПГУ - более высокая нач. темп-pa рабочего тела и более низкая темп-pa отвода теплоты, чем в газотурбинных установках. Наибольшее применение находят комбинир. установки, в к-рых в камеру сгорания газовой турбины подаётся топливо (природный газ, мазут), составляющее только 20% всего используемого топлива. Пройдя через газовую турбину, продукты сгорания, содержащие неиспользованный кислород, поступают в топку парового котла, где сжигаются вместе с остальным топливом, к-рое может быть любого качества. По мере повышения нач. темп-ры газа перед газовыми турбинами более предпочтит. становятся схемы с котлами-утилизаторами. Сооружение ПГУ требует

В газотурбинных установках подвод Диаграммы циклов газотурбинных теплоты к рабочему телу происходит установок с подводом теплоты: при р = const или v = const (рис. 1.31). а - при р = const; б- при и = const

ПАРОГАЗОТУРБЙННАЯ УСТАНОВКА (ПГУ) — энергетич. установка с комбинир. использованием тепловой энергии в газо- и паротурбинном циклах. В качестве рабочих тел на ПГУ используют продукты горения топлива и подогретый воздух (в газовой турбине), пар (в паровой турбине) или парогазовую смесь в одной турбине. Преимущества ПГУ — более высокая нач. темп-pa рабочего тела, чем в паротурбинных установках, и более низкая темп-pa отвода тепла, чем в газотурбинных установках. Существует неск. схем ПГУ. Наибольшее

Регенеративные цикЛы находят широкое практическое применение в паротурбинных и газотурбинных установках, о чем подробнее будет сказано ниже. ' ' : . . •.. ,.

Масло турбинное Тп-22 употребляется для паровых турбин с частотой вращения 50 с~х и более, масло Тп-30 — для низкооборотных турбин. Турбинное масло Тп-46 служит для смазки механизмов ГТЗА. В судовых газотурбинных установках легкого типа обычно применяют масло по ГОСТ 10289—62. Масло М22 рекомендуется для смазки редукторов и паровых турбин в комбинированных установках.

§ 120. РЕГЕНЕРАЦИЯ В ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВКАХ

§ 120. Регенерация в газотурбинных установках.....'. . . . 210

Следует тщательно искать и использовать все пути понижения отношения работ сжатия и расширения к = шсш/г^р в атмосферных циклах. Здесь от и зависит т)0 == т]е/т](П.0, особенно, если сжатие или подача РТ осуществляются в отдельной машине (компрессор, насос), как в паро- и газотурбинных установках. Если обозначить через т]0.р отношение действительной работы расширения к теоретической, а через т)0.с — отношение теоретической работы сжатия к действительной, то

Простые 10—15% -ные хромистые нержавеющие стали перлитного и мартен-ситного класса широко используют в паро- и газотурбинных установках и авиационных двигателях.

Исследования применения регуляторов нагрузки в газотурбинных установках подтвердили возможность значительного усовершенствования процессов регулирования при их помощи, но в то же время показали трудности, возникшие из-за конструктивных несовершенств измерения нагрузки (активной мощности генератора). В соответствии с этим на кафедре «Турбостроение» в последние годы продолжались исследования по усовершенствованию схем измерителя нагрузки и по дальнейшему внедрению его в технику газотурбогенераторов.

Почти во всех стационарных газотурбинных установках с рабочей температурой 750—800° С в качестве основных материалов для лопаток используются сплавы на никелевой основе марок ЭИ765, ЭИ893. Для лопаток, работающих в области более низких температур (700—650° С), применяются сплавы ЭИ607, стали ЭИ612, ЭИ787, ЭИ725.

соответствующие параметры окружающей среды РО, То, практически совпадающие с pi, Т]. Поэтому циклам ДВС присущи потери эксергии из-за «недорасши-рения» газов до параметров окружающей среды. Их удается значительно сократить в циклах газотурбинных установок.

Практически все жидкие топлива пока получают путем переработки нефти. Сырую нефть нагревают до 300—370 °С, после чего полученные пары разгоняют на фракции, конденсирующиеся при различной температуре tK: сжиженный газ (выход около 1 %), бензиновую (около 15%, fK = 30-M80°C), керосиновую (около 17%,
Иногда применяют выносные топки, назначением которых является только получение горячих продуктов сгорания, используемых для технологических целей вне топки. Выносными топками, по существу, являются и к а м е р ы его р а-н и я газотурбинных установок, реактивных двигателей и т. д. Однако чаще всего топка используется не только для сжигания топлива, но и для передачи части теплоты воде и пару (в котлах) или нагреваемому материалу (в печах). Это существенно усложняет создание общей методики расчета.

Штоки клапанов из стали 40Х14Н14В2М нередко азотируют. Для изготовления различных деталей газотурбинных установок, работающих при небольших нагрузках (турбовозы, газовые стационарные турбины), а также для крепежных деталей применяют сталь 40Х15Н7Г7Ф2МС, в которой никель частично заменен марганцем. Упрочнение стали достигается закалкой с 1170—1190 С в воде (на воздухе) и старением при 800 °С, 8—10 ч. В процессе старения образуются дисперсные карбиды Сго;1С0 и VC, которые повышают механические свойства при нормальной и высоких температурах. Стойкость стали против окисления при температурах >700 °С невелика, поэтому детали алитируют или подвергают электролитическому никелированию.

В учебнике рассмотрены основы термодинамики и теории теплообмена, топливо и его горение, схемы и элементы расчета котлов, промышленных печей, паро- и газотурбинных установок, двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей и др. Приведены расчеты систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, даны основы энерготехнологии.

Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей

Для циклов газотурбинных установок часто вместо степени сжатия Б принимают параметр mk = p2/pi, характеризующий увеличение давления воздуха при сжатии в компрессоре. Так как Юц = е*,

Аналогично можно сравнить, например, циклы газотурбинных установок с подводом теплоты в изохорном и изобарном процессах с одинаковыми степенями сжатия в компрессоре (процесс 12, рис. 1.34, а). Подвод теплоты в обоих циклах осуществляется при постоянных теплоемкостях, в одинако-

Изложенный метод сравнения циклов может быть использован при сопоставлении циклов, например, двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок. На рис. 1.34, б показаны диаграммы циклов с подводом теплоты при р — const двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок, имеющие одинаковые температуры ^тах и 7'min- Кроме равенства интервала температур принимаются одинаковыми Ртах и Pmin- Средняя планиметрическая температура Г1ср процессов подвода теплоты в обоих циклах одна и та же. В этих циклах к рабочему телу подводится одно и то же количество теплоты (площадь 8247, рис. 1.34, б). Средняя планиметрическая температура Т2(:р изо-хорного процесса отвода теплоты выше Т2ср изобарного процесса отвода теплоты, и, следовательно, при выбранных условиях сравнения термический КПД газотурбинной установки выше термического КПД двигателя внутреннего сгорания. Этот же вывод следует из sT-диаграммы циклов (подведенная теплота в обоих циклах одинаковая), а площадь цикла двигателя внутреннего сгорания меньше площади цикла газотурбинной установки на площадь 756).

Реальные циклы газотурбинных установок............... 370

В практических установках для повышения эффективности газотурбинных установок наряду с применением высоких начальных температур продуктов сгорания при входе в газовую турбину приходится использовать их тепло по выходе из газовой турбины, т. е. прибегать к регенерации тепла, что значительно усложняет установку.