32. Схема и цикл гту с изобарным подводом тепла, её кпд.

В качестве простейших циклов газотурбинных установок (ГТУ) приняты: цикл с изобарным подводом теплоты (p= const.)

Рис. 1. Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты

Теоретический цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты (рис. 1) состоит из процесса адиабатного сжатия воздуха 1—2 в компрессоре, процесса изобарного подвода теплоты 2—3 в камере сгорания и процесса адиабатного расширения 3—4 продуктов сгорания в соплах газовой турбины. После преобразования кинетической энергии струи газа на рабочих лопатках и процесса отвода теплоты 4—1 от газа в окружающую среду при постоянном давлении р1 цикл завершается.

Полезная работа в цикле равна разности между технической работой турбины и технической работой, затраченной на привод компрессора.

Цикл газовой турбины с изобарным подводом теплоты характеризуется степенью повышения давления в цикле: . (1)

Можно показать, что КПД равен: . (2)

То есть термический к. п. д. цикла ГТУ с подводом тепла при p=const увеличивается с увеличением степени повышения давления

20. Сопла, процессы преобразования энергии в них.

Соплом называют специально спроектированный канал, предназначенный для увеличения скорости движения газа за счёт преобразования его потенциальной энергии в кинетическую энергию при расширении. Такие устройства широко используются в технике для получения высоких скоростей газовых потоков.

Каналы, в которых происходит обратное преобразование энергии потока, называют диффузорами.

Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что даже небольшая разность давлений по обе стороны сопла позволяет получать значительное увеличение скорости течения рабочего тела (газа) в канале сопла.

При исследовании закономерностей течения газа через сопла используются следующие основные законы (уравнения) термодинамики:

- первый закон термодинамики (уравнение энергии);

- уравнение неразрывности (закон сохранения массы);

- уравнение адиабатного процесса;

- уравнение состояния идеального газа.

Использование законов термодинамики при проектировании сопел позволяет определять скорость истечения газа, его секундный расход и основные геометрические параметры при профилировании сопел.

Процесс совершается без теплообмена газа с внешней средой, т.е. является адиабатным.

Если поток газа является стационарным (его параметры изменяются только вдоль потока) и адиабатным, а газ не совершает полезной внешней работы и отсутствует трение, то уравнение первого закона термодинамики имеет вид:

В дифференциальной форме уравнение неразрывности имеет вид:

уравнение адиабаты в дифференциальной форме:

Соотношение между параметрами для адиабатного процесса:

pv

и уравнение состояния для 1 кг идеального газа:

.