4.1. Рабочий процесс в ступени компрессора…………………………………….. 52
4.2. Расчет основных параметров компрессора…………………………………… 53
5. РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ…………………………………. 60
5.1. Топливо для газотурбинного привода………………………………………… 60
5.2. Сжигание топлива в камере сгорания………………………………………… 61
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ……………………………………………. 64
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………………. 66
Газотурбинным приводом принято называть установку, состоящую из трех основных элементов: воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины. Принцип действия газотурбинного привода известен давно. Первые патенты с описанием устройств, относящихся по принципу действия к газотурбинному двигателю, были выданы в Англии Джону Барберу (1791г) и во Франции Брессону (1837 г).
По проекту Барбера для сжатия воздуха предлагалось использовать поршневой компрессор. В конструкции Брессона воздух сжимался центробежным вентилятором.
Первый газотурбинный реверсивный двигатель радиального типа был построен в России (1897 – 1900 г.г.) инженером флота Павлом Дмитриевичем Кузьминским. Его двигатель состоял из поршневого компрессора, камеры сгорания и радиальной газовой турбины.
В 1900 – 1904 г.г. в Германии была испытана газотурбинная установка инженера Штольце, запатентованная им в 1872 г. В этой установке впервые был применен многоступенчатый осевой компрессор. В многоступенчатой турбине расширялся чистый воздух, предварительно нагретый в камере сгорания поверхностного типа – без смешения продуктов сгорания топлива и рабочего воздуха. Конструкция агрегата Штольце интересна тем, что в основных чертах она близка к современным газотурбинным двигателям.
Полезная энергия от газотурбинного двигателя впервые была получена в 1906 году при испытании установки французских инженеров Арменго и Лемаля. Агрегат состоял из газовой турбины со ступенями скорости, трехкорпусного центробежного компрессора и камеры сгорания, работающей на керосине. К.П.Д. агрегата составлял 3 –4%.
В начале ХХ века (1896 - 1904) было построено несколько установок, работавших по принципу сжигания топлива в постоянном объеме. Первой такой установкой была ГТУ русского инженера В.В. Кароводина, построенная и испытанная в Париже. К.П.Д. её составлял около 3%.
Большая работа по созданию газотурбинной установки была проведена инженером Хольцвартом (1908 – 1933г.г.). К.П.Д. его установки был порядка 18%.
В 1939 г. в Швейцарии фирмой «Броун – Бовери» была построена установка с камерой сгорания с изобарным процессом горения топлива. Мощность установки составляла 4МВт, а её К.П.Д. – 18%. Это явилось очень большим достижением и свидетельствует о совершенстве турбины и компрессора. По данным испытаний внутренний К.П.Д. турбины составлял 88%, а компрессора – 85%.
С целью повышения термического К.П.Д. газотурбинной установки венгерский инженер Ендрассик применил в 1937 – 1939 г.г. теплообменник (регенератор), в котором тепло газов покидающих турбину, использовалось для подогрева воздуха перед его поступлением в камеру сгорания. К.П.Д. установки повысился до 21,1%.
Современные газотурбинные установки имеют К.П.Д. порядка 43 – 45%.
Эти результаты позволяли рассматривать газотурбинную установку как перспективный тепловой двигатель. В настоящее время газотурбинные установки применяются в:
Над совершенствованием газотурбинного привода и способами его применением интенсивно работают и в настоящее время. Большой вклад в этом направлении внесли отечественные коллективы Специального конструкторского бюро по созданию воздушных и газовых турбохолодильных машин, Московского высшего технического университета (училища) им. Н.Э. Баумана, Дальневосточного политехнического института им. В.В. Куйбышева, Московского института химического машиностроения, Уральского политехнического института им. С.М. Кирова, Всероссийского института газа (ВНИИГАЗ), Завода – ВТУЗа при Ленинградском металлическом заводе, Всесоюзного проектно-технологического института энергетического машиностроения, Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института по транспорту природного газа, Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н. Образцова, Научно – производственного предприятия «Машпроект» (г.Николаев, Украина).
В этой плеяде необходимо отметить и труды И.В. Шерстобитова и М.Б. Щепакина из Краснодарского политехнического института.
