Общие сведения. Принципиальная схема газотурбинной

установки (ГТУ)

Газотурбинные установки нашли широкое применение в авиации, на речных и морских судах, в военной технике, на электростанциях, в газовой и нефтяной промышленности, на нефтеперерабатывающих заводах, для привода насосов и компрессоров на магистральных газо и нефтепроводах, на металлургических заводах, предприятиях химической промышленности.

Основными преимуществами ГТУ по сравнению с поршневыми ДВС являются:

1 - отсутствие деталей с возвратно-поступательным движением;

2 - относительно малый вес и габариты;

3 - возможность выполнения газовых турбин с большими числами оборотов и большими единичными мощностями;

4 - более высокий к.п.д.

Принципиальная схема ГТУ представлена на рисунке (5)

1 – камера сгорания; 2 – комбинированное сопло;

3 – газовая турбина; 4 – компрессор;

5 – электрогенератор или редуктор.

Рисунок 5 – Принципиальная схема ГТУ

Воздух, поступающий в компрессор, сжимается до определённого давления и подаётся в камеру сгорания. Одновременно с воздухом в камеру сгорания подаётся и топливо. Образовавшиеся продукты сгорания топлива проходят через комбинированное сопло, где резко возрастает их скорость, а следовательно и кинетическая энергия. С большой скоростью продукты сгорания попадают на лопатки турбины, вращая колесо турбины, которое жёстко закреплено на валу. На этом же валу расположен и компрессор, т.е. часть мощности газовой турбины расходуется на привод. В зависимости от назначения ГТУ на валу может быть установлен электрогенератор, если установка применяется для производства электрической энергии, или редуктор, если установка используется в качестве газотурбинного двигателя.

В ГТУ наблюдаются следующие преобразования энергии:

1 - в камере сгорания химическая энергия топлива преобразуется во внутреннюю энергию продуктов сгорания топлива;

2 - в комбинированном сопле внутренняя энергия преобразуется в кинетическую энергию потока продуктов сгорания;

3 - на турбине кинетическая энергия потока преобразуется в механическую энергию вращения вала турбины;

4 - в электрогенераторе механическая энергия вращения вала турбины преобразуется в электрическую.

Для простейших ГТУ разработаны два идеальных цикла:

1 - с изохорным подводом тепла;

2 - с изобарным подводом тепла.

При разработке циклов ГТУ были приняты допущения:

1 - цикл замкнут, он осуществляется с постоянным количеством идеального газа, имеющего неизменный химический состав и постоянную теплоёмкость;

2 - все процессы в цикле являются обратимыми, так как они протекают без тепловых и гидравлических потерь;

3 - сжатие в компрессоре и расширение в сопловом аппарате происходят адиабатно, то есть при постоянном значении энтропии.