Схема и циклы ГТУ. Сравнительный анализ ДВС и ГТУ.

Газотурбинной установкой называется такой тепловой двигатель в котором рабочее тело – газ сначала подвергается сжатию и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины.

Средняя скорость рабочего тела в ГТУ в 50 – 100 раз выше чем в поршневых двигателях.

В ГТУ отсутствуют резкие перепады температур и давлений в одних и тех же его конструктивных элементах.

Абсолютный эффективный КПД современных ГТУ достигает 35%.

ГТУ могут работать на газообразном, жидком и твердом топливе.

Циклы ГТУ подразделяются на:

- подводах теплоты при постоянном давлении,

- подводах теплоты при постоянном объёме.

Циклы ГТУ состоят из тех же термодинамических процессов, что и циклы поршневых ДВС.

Идеализированный обратимый цикл ГТУ для идеального газа со сгоранием топлива при постоянном объёме состоит из следующих процессов:

1 – 2 – политропное сжатие воздуха;

2 – 3 – сгорание топлива при постоянном давлении;

3 – 4 – адиабатное расширение продуктов сгорания в газовой турбине;

4 – 1 – изобарное удаление продуктов сгорания в атмосферу.

Для термодинамического анализа рассматриваемого цикла представляет интерес адиабатное (1А-2) и изотермическое (1U-2) сжатие воздуха в компрессоре.

Получим выражение для термического КПД рассматриваемого ГТУ.

Обозначим: - степень повышения давления в процессе сжатия в компрессоре.

- степень предварительного расширения рабочего тела в процессе подвода теплоты при постоянном давлении,

очевидно, что отводимая и подводимая в цикле теплота

теплоемкости С_р и С_v, а => и показатель адиабаты во всех точках цикла остаются постоянными, хотя фактически это условие не выполняется из-за изменения состава рабочего тела (первоначально воздух, затем продукты сгорания).