Доброго времени суток, Сегодня мы рассмотрим устройство одновальной газотурбинной установки, а так же цикл Брайтона по которому она работает. на рисунке 1 представлена схема принципиальная схема одновальной ГТУ.
Компрессор забирает атмосферный воздух, сжимая его до нужного давления, далее сжатый воздух подается в камеру сгорания. Туда же безостановочно поступает топливо, жидкое или газообразное. При такой схеме, сгорание топливо происходит беспрерывно и при постоянном давлении, по циклу Брайтона, поэтому газовые турбины этого типа называют ГТУ непрерывного сгорания. После сгорания топлива, образовавшиеся горячие газы поступают в турбину. В турбине происходит расширение газа, и внутренняя энергия газа преобразуется в механическую работу. А отработанные газы уходят из турбины в атмосферу.
Из-за того, что газовая турбина работает только при наличии сжатого воздуха, полученного от компрессора, приведённого во вращение турбиной, запуск ГТУ должен выполняться от постороннего источника энергии.
Термодинамический цикл Брайтона, по которому работает данная установка представлен в рV и ТS координатах на рисунке 2. Атмосферный воздух адиабатически сжимается в компрессоре (процесс a – b), затем сжатый воздух направляется в камеру сгорания. Куда непрерывно подается газообразное топливо. При этой схеме, топливо сгорает непрерывно и при постоянной величине давления (процесс b – c). Далее возникшие горячие газы направляются в турбину. В которой адиабатически расширяется, и энергия газа преобразуется в работу (процесс c – d). А отработавшие газы изобарно отводятся в атмосферу из турбины (процесс d – a).
Из рисунка очевидно, что LТ > Lk, а их разность представляет собой полезную работу цикла – LЦ, которая изображена на рисунке площадью фигуры a-b-c-d-a. Полезная работа получается из-за разности теплоты в цикле подведенной Q1 и отведенной Q2. КПД определяется по формуле:
ηT=(LT-Lk)/Q1
Рассмотрим достоинства ГТУ в сравнение с ПТУ. Первое это значительно меньше цена, металлоемкость и также размеры. Для ГТУ также не нужно огромное техническое оборудование такое как паровой котёл, градирня и конденсатор. Автономность работы позволяет устанавливать в регионы, лишённые инженерных сетей и коммуникаций или источников воды. Еще одним достоинством является простота обслуживания и скорость запуска. Также ГТУ могут работать с дистанционным управлением, без нужды в постоянном обслуживании.
ГТУ так же не лишена недостатков, это немного меньшей КПД в сравнение с ПТУ разница составляет около 5%. Ограничение в видах используемого топлива, так же технологические требования, предъявленные к производству наиболее высоки.
Однако основное преимущество состоит в том, что они дают возможность создавать комбинированные энергетические установки – ПГУ в таковых ПТУ и ГТУ работают в единой тепловой схеме, и дают наибольший КПД.
