17 Газотурбинные установки

17.71 Газотурбинная установка (ГТУ) работает по циклу с подводом теплоты при p = const. Степень повышения давления β = 12.

Рассчитайте термический КПД ГТУ для двух случаев: 1) рабочим телом является воздух; 2) рабочим телом является гелий.

Ответ: 1) η_t = 0,508; 2) η_t = 0,630.

Все задачи из: Андрианова Т.Н. Дзампов Б.В. Зубарев В.Н. Ремизов С.А. Сборник задач по технической термодинамике

17.72 Для идеального цикла газотурбинной установки с подводом теплоты при р = const определить основные параметры (р, v, T) в характерных точках, термический КПД, полезную работу, а также количество подведенной и отведенной теплоты, если температура и давление рабочего тела (воздуха) в начале адиабатного сжатия равны t₁ = 40ºC и р₁ = 0,085 МПа, а температура рабочего тела в конце расширения t₄ = 180ºC, степень повышения давления β = 4, степень предварительного расширения ρ = 2,1. Представить цикл в р-v и Т-s диаграммах.

17.73 В цикле газовой турбины с подводом теплоты при v = const начальные параметры рабочего тела р₁ = 0,1 МПа и T₁ = 300 К. Степень повышения давления в адиабатном процессе сжатия β = 10; k = 1,4. Температура на входе в турбину не должна превышать 1000 К. Рабочее тело – воздух; теплоемкости постоянные. Определить параметры (р, v, Т) в характерных точках цикла, удельную работу расширения, степень сжатия, полезную работу, удельное количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД цикла. Представить цикл в р-v и Т-s диаграммах.

17.74 В активной ступени газ с начальным давлением р₀ = 0,29 МПа и температурой t₀ = 800 ºС расширяется до р₁ = 0,15 МПа. Определить абсолютную скорость выхода газа из канала между рабочими лопатками и построить треугольник скоростей, если скоростной коэффициент сопла φ = 0,95, скоростной коэффициент лопаток ψ = 0,87, угол наклона сопла к плоскости диска α₁ = 15º, отношение окружной скорости на середине лопатки к действительной скорости истечения газа из сопл u/c₁ = 0,44, угол выхода газа из рабочей лопатки β₂ = β₁ — 5º, показатель адиабаты k = 1,34 и газовая постоянная R = 288 Дж/(кг·К).

Ответ: с₂ = 108 м/c.

Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986

17.75 Для теоретического цикла газотурбинной установки (ГТУ) с изобарным подводом тепла (без регенерации) определить параметры (р, υ, t) характерных точек цикла, полезную работу и теоретический КПД, если известны начальное давление р₁ = 1 бар, начальная температура t₁, степень повышения давления λ = р₂/р₁ и количество тепла q₁, подведенное к 1 кг рабочего тела (рабочим телом считать воздух).

Определить массовый расход воздуха по заданной мощности ГТУ N_Т. Определить также КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур (t₁ ÷ t₃), что и цикл ГТУ. Показать схему ГТУ и ее цикл в рυ и Ts – диаграммах.

Таблица 5

Вариант	t₁, ºС	λ = р₂/р₁	q₁, кДж/кг	N_Т, кВт
03	25	7,5	500	10000

При решении задачи считать, что теплоемкость воздуха не зависит от температуры.

17.76 Для идеального цикла газотурбинной установки (ГТУ) с подводом теплоты при р = const (рис. 5) заданы следующие параметры: давление и температура воздуха перед компрессором р₁ = 0,1 МПа, t₁, ºС, давление и температура газов на выходе из камеры сгорания р₃, МПа, t₃, ºС. Расход воздуха через компрессор G, кг/c. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

Определить: мощности: компрессора, газовой турбины, всей ГТУ; термический КПД цикла; термический КПД регенеративного цикла ГТУ (рис. 6) при тех же параметрах и степени регенерации σ_р = 0,6.