Термический КПД цикла

(23)

Максимальное отношение температур в цикле

(24)

При выражении температур, входящих в уравнение (23), через температуру в изоэнтропных процессах:

- a – b(25)

- c - d (26)

термический КПД цикла имеет вид

(27)

или

(28)

Из выражений (27) и (28) видно, что термический КПД цикла газотурбинного привода со сгоранием при постоянном давлении и с регенерацией тепла зависит при заданном значении от степени регенерации и от степени повышения давления . Из рис.5 видно, что величина КПД увеличивается с ростом степени регенерации. Причем, это увеличение более значительно при сравнительно небольших значениях степени повышения давления.

0,5

0,4

0,3

0,2

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Рис.5. Зависимость термического КПД цикла от степени регенерации

и степени повышения давления

Для установок с разомкнутым процессом . Для получения более высоких значений требуются регенераторы с большими поверхностями.

Выбирая оптимальное значение степени повышения давления , при заданной постоянной величине начальной температуры , стремятся не только к высокому значению термического КПД , но и к минимальному расходу газа на единицу вырабатываемой энергии (на единицу мощности). Чем меньше этот расход, тем меньше размеры турбины и компрессора, и следовательно, размеры всей установки. Значение , соответствующее максимуму КПД, не совпадает со значением , соответствующему минимуму расхода газа. Оптимальные значения , в некоторых случаях .

Повышение температуры газа, поступающего в турбину, является весьма эффективным средством повышения термического КПД цикла. Так при: температуреи степени повышения давления КПД , при , при , .

Однако необходимо помнить, что применение высокой начальной температуры при условии длительной работы газотурбинного привода, ограничивается качеством используемых конструкционных материалов. С целью максимального повышения начальной температуры используются высокопрочные материалы и, кроме того, производится охлаждение основных элементов турбины. В современных стационарных газотурбинных установках начальная температура составляет 700 – 1200⁰С.

Эффективность газотурбинной установки возрастает с понижением температуры воздуха, подаваемого в компрессор. Понижение этой температуры приводит к увеличению полезной мощности газотурбинной установки и, следовательно, к повышению её КПД.

Чем совершеннее газовая турбина и компрессор, тем эффективнее установка. При этом следует помнить, что влияние турбины на КПД установки больше, чем компрессора, что показывается следующим аналитическим выражением

(29)