Цикл с изобарным сгоранием и учетом потерь

В идеальном цикле газотурбинного привода расширение газа рассматривается как обратимый адиабатный (изоэнтропный) процесс. В действительности процесс расширения газа в турбине является необратимым из-за наличия трения и завихрений. Большое влияние на процесс оказывают местные гидравлические сопротивления. В результате величина отношения давлений на входе турбины и на выходе её становится меньше величины отношения давлений на выходе компрессора и на его входе.

(41)

т.е. (42)

Мерой уменьшения потенциальной энергии (давления) служит параметр

(43)

Величина и рассчитывается из выражения

(44)

в котором - является относительной величиной общих гидравлических потерь давления; - относительная потеря давления на i– м участке газопроводного и (или) воздушного трактов, выражаемая в виде

(45)

где потеря давления на i – м участке; давление в начале i –го участка

Относительное изменение КПД определяется из соотношения

(46)

в котором

(47)

(48)

коэффициент полезной работы, рассчитываемый по формуле (31), при отсутствии гидравлических потерь ;

- КПД, рассчитанный без учета потерь.

(49)

показатель адиабаты, соответственно, для воздуха (если производится расчет потерь для воздушного тракта) или для газа (если производится расчет потерь для газового тракта).

Снижение КПД прямо пропорционально относительной потере давления .

Влияние потерь в трактах тем меньше, чем выше температура газа перед турбиной, т.е. чем выше .

Особо следует остановиться на влиянии потерь в регенераторе.

Потери в регенераторе в 2 – 3 раза больше, при отсутствии рекуперации тепловой энергии.Поэтому действительная величина КПД при рекуперации энергии значительно меньше, чем теоретически полученная без учета дополнительных потерь давления в регенераторе. Выигрыш в экономичности вследствие применения рекуперации (для ) меньше теоретически рассчитанного примерно в 1,3 раза.

На КПД влияютмеханические потери в подшипниках, на привод масляного насоса и др. Они оказывают примерно такое же влияние, как и внутренние потери в турбине и компрессоре. Влияние механических потерь на снижение КПД выражается соотношением

(50)

Это соотношение показывает, что снижение КПД газотурбинного привода , вызванное механическими потерями, зависит не , но и от только от механического КПД - , но и от коэффициента полезной работы . Если, например, , то при КПД газотурбинного привода уменьшается на 10%.

Эффективный КПД газотурбинного привода в зависимости от механического КПД имеет вид

, (51)

в котором полезная мощность газотурбинного привода.

На эффективность газотурбинного привода оказывает большое влияние утечки воздуха и газа в уплотнениях компрессора и турбины, а также расход воздуха на охлаждение их конструктивных элементов. Для оценки этого влияния существует следующая зависимость

(52)

в которой

(53)

доля утечек в турбине;

(54)

доля утечек в компрессоре;

утечки, соответственно, газа в турбине и воздуха в компрессоре;

общий расход, соответственно, газа в турбине и воздуха в компрессоре.

Например, при снижает КПД газотурбинного привода на 1,5%.

Значительное влияние утечек на эффективность газотурбинного привода вынуждает уделять серьезное внимание уплотнениям турбины и компрессора.