Читальный зал -->  Изменение энтропии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

Ввиду потерь давления во всасывающем тракте компрессора (линия 01) процесс сжатия начинается в точке /.

Таким образом, на сжатие воздуха в реальном цикле затрачивается боль-шая работа, а при расщирении газа в турбине получается меньшая работа по сравнению с идеальным циклом. КПД цикла получается ниже. Чем больше степень повыщения давления л (т. е. выше pi), тем больше сумма этих потерь по сравнению с полезной работой. При определенном значении я (оно тем выше, чем больше Тз и внутренний относительный КПД турбины и компрессора, т. е. меньше потери в них) работа турбины может стать равной работе, затраченной на привод компрессора, а полезная работа - нулю.

Поэтому наибольшая эффективность реального цикла, в отличие от идеального, достигается при определенной (оптимальной) степени повышения давления, причем каждому значению Тз соответствует свое л пт (рис. 20.11). КПД простейших ГТУ не превышает 14-18 %, и с целью его повышения ГТУ выполняют с несколькими ступенями подвода теплоты и промежуточным охлаждением сжимаемого воздуха, а также с регенеративным подогревом сжатого воздуха отработавшими газами после турбины, приближая тем самым реальный цикл к циклу Карно.

ГТУ с утилизацией теплоты уходящих газов. Теплоту уходящих из ГТУ газов можно использовать для получения пара и горячей воды в обычных теплообменниках. Так, установки ГТ-25-700 ЛМЗ снабжены подогревателями, нагревающими воду в системе отопления до 150-160 °С.

Вместе с тем сравнительно высокий уровень коэффициента избытка воздуха в ГТУ позволяет сжшать достаточно большое количество дополнительного топлива в среде продуктов сгорания. В результате из дополнительной камеры сгорания после ГТУ выходят газы с достаточно высокой температурой, пригодные для получения пара энергетических параметров в специально устанавливаемом для этой цели парогенераторе. На Кармановской ГРЭС по такой схеме

fO St

Рис. 20.11. Зависимость термического КПД цикла ГТУ r\i от степени повышения давления л и начальной температуры газа (: (для компрессора и турбины г)и, = 0,9)

строится котел к блоку электрической мощностью 500 МВт.

Применение ГТУ. В последние годы ГТУ широко используются I различных областях: на транспорте, в энергетике, для привода стационарных установок и др.

(Энергетические ГТУ Газовая турбина меньше и легче паровой, поэтому при пуске она прогреваеся до рабочих температур значительно быстрее. Камера сгорания выводится на режим практически мгновенно, в о личие от парового котла, который требует медленного длительного (многие чась и даже десятки часов) прогрева во и:,бежа-ние аварии из-за неравномерных тепловых удлинений, особенно масс1вного барабана диаметром до 1,5 м, длшой до 15 м, с толщиной стенки выше 100 мм.

Поэтому ГТУ применяют преж,1е всего для покрытия пиковых нагрузок и в качестве аварийного резерва для собственных нужд крупных энергосистем, когда надо очень быстро включить агрегат в работу. Меньший КПД ГТУ по сравнению с ПСУ в этом случае роли не играет, так как установки работакт в течение небольших отрезков времен Для таких ГТУ характерны частые пуски (до 1000 в год) при относительно малом числе часов использования (от 100 до 1500 ч/год). Диапазон единичны; мощностей таких ГТУ составляет о- 1 до 100 МЕ5т.

ГТУ применяются также для пэивода электрогенератора и получения электроэнергии в передвижных установк; х (на-

пример, на морских судах). Такие ГТУ обычно работают в диапазоне нагрузок ,30-110% номинальной, с частыми пусками и остановками. Единичные мощности таких ГТУ составляют от десятков киловатт до 10 МВт. Быстрое развитие атомных энергетических установок с реакторами, охлаждаемыми, например, гелием, открывает перспективу применения в них одноконтурных ГТУ, работающих по замкнутому циклу (рабочее тело не покидает установку).

Специфическую группу энергетических ГТУ составляют установки, работающие в технологических схемах химических, нефтеперерабатывающих, металлургических и других комбинатов (энерготехнологические). Они работают в базовом режиме нагрузки и предназначены чаще всего для привода компрессора, обеспечивающего технологический процесс сжатым воздухом или газом за счет энергии расщирения газов, образующихся в результате самого технологического процесса.

lJTj) иводные ГТУ щироко используются для привода центробежных нагнетателей природного газа на компрессорных станциях магистральных трубопроводов, а также насосов для транспортировки нефти и нефтепродуктов и воздуходувок в парогазовых установках. Полезная мощность таких ГТУ составляет от 2 до 30 МВт.

/Транспортные ГТУ щироко применяются в качестве главных и форсажных двигателей самолетов (турбореактивных и турбовинтовых) и судов морского флота. Это связано с возможностью получения рекордных показателей по удельной мощности и габаритным размерам по сравнению с другими типами двигателей, несмотря на несколько завыщенные расходы топлива. Газовые турбины весьма перспективны как двигатели локомотивов, где их незначительные габариты и отсутствие потребности в воде являются особенно ценными. Транспортные ГТУ работают в широком диапазоне нагрузок и пригодны для кратковременных форсировок.

Единичная мощность ГТУ пока не превышает 100 МВт, а КПД установки 27 -37 %. С повышение начальной тем-

пературы газов до 1200 °С мош.ность ГТУ будет доведена до 200 МВт и КПД установки до 38-40 %.

20.8. ТУРБОРАСШИРИТЕЛЬНЫЕ .МАШИНЫ

Турборасширительные машины представляют собой газовые турбины, предназначенные для охлаждения газа за счет совершения им технической работы. Они применяются главным образом в технике сжижения и разделения газов (турбодетандеры) и кондиционирования воздуха (турбохолодильннки).

В результате массового перевода доменных печей на работу с повышенным давлением газа под колошником появилась возможность использования потенциальной энергии доменного газа. Доменный газ, имеющий давление 0,25 -0,3 МПа, расширяется в специальной газовой турбине до давления около 0,11 МПа, еще достаточного для транс портировки его потребителю. Мощность развиваемая такой турбиной, зависит от количества доменного газа, его началь ного давления и температуры. Например выход доменного газа из домны объемом 1400 м достигает 250 000 м7ч; мощ ность, развиваемая турбиной при давле НИИ газа 0,25 МПа и температуре 500 °С составит около 12 000 кВт. Конструкция турбины мало отличается от описанных выше.

В технике сжижения и разделения газов наиболее широкое применение нашли радиальные турборасширительные машины (рис. 20.12), в которых поток

Рис. 20.12. Схема радиальной одноступенчатой реактивной расширигельной машины: / - спиральный подвод га:!а; 2- направляюн(ий аппарат; 3 - рабочее колесо; 4 - отвод аза; 3 вал

сжатого газа направлен от периферии к центру по радиусу. Основными рабочими элементами являются неподвижный сопловый направляющий аппарат, в котором происходит преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую, и вращающееся рабочее колесо, в котором кинетическая энергия газа преобразуется в работу, передаваемую на вал.

Главным преимуществом радиальных турбин перед осевыми является большой перепад давлений, срабатываемый в одной ступени. Поэтому расширительные

турбины обычно удается сделать одноступенчатыми, что упрощает конструкцию.

Радиальные расширительные патины имеют производительность от О 03 до 15 кг/с и отношение начального давления к конечному от 4 до 30 4;iCT0Ta вращения вала достигает 25]0 1/с (150 ООО об/мин).

Одноступенчатая радиальная реактивная расширительная машина вгервые была предложена академиком П. Л. Капицей для систем глубокого oxлa>f дения газов в 1931 г.

Глава двадцать первая

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

21.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

И КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Поршневим двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и преобразование теплоты в работу

Поршневой двигатель внутреннего сгорания по сравнению с любым другим тепловым двигателем является наиболее экономичным. Малая металлоемкость, надежность, быстрота запуска и относительная долговечность позволили этому типу машины занять ведущее место прежде всего на транспорте. Стационарные двигатели применяются на электростанциях для привода насосных установок, на нефте- и газоперекачивающих и буровых установках, в сельском хозяйстве и т. п. Кроме того, они работают на металлургических заводах, используя в качестве топлива доменный и генераторный газы. Мобильные (передвижные) двигатели устанавливаются на автомобилях, тракторах, самолетах, судах, локомотивах и других передвижных установках. ДВС особенно незаменимы н местах, не охваченшлх сетью районщ-jix электро-

станций: леспромхозах, геологора; ведоч-ных партиях и др.

Мощность существующих стапионар-ных двигателей составляет от 20 до 3500 кВт (имееются единичные агрегаты мощностью 20 МВт), а общая мощность поршневых двигателей в настоящее время значительно превышает мо цность всех электростанций [15).

Принципиальная схема ДВС представлена на рис. 21.1. Основным рлемен-том любого поршневого двигател i является цилиндре с поршнем 5, соединенным посредством кривошипно-ша унного

нмт--\-

Рис. 21.1. Принципиальная схема по1Шневого двигателя внутреннего сгорания

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.