Робочі процеси реальної ГТУ розглянемо на прикладі регенеративної установки з ізобарним підведенням тепла (без урахування зниження тиску в газовому і повітряному трактах).
Рисунок 2.8
На цій схемі (рис. 2.8) умовно показані необоротні процеси адіабатного стиснення повітря в компресорі 1-2g та розширення робочого тіла в газовій турбіні, адіабатний ККД компресора (при ср=const).
де - питома внутрішня робота компресора в процесі 1-2g;
- питома робота компресора при ізоентропному стисненні 1-2.
Механічний ККД компресора
,
де - питома ефективна робота на валі компресора.
33
Відносний внутрішній ККД турбіни (при срг=const)
де - внутрішня питома робота газу в процесі 3-4g.
Механічний ККД турбіни
,
де - питома ефективна робота на муфті турбіни.
Рівняння енергобалансу камери згоряння
,
де - витрата палива, кг/с;
- витрата повітря, кг/с;
- теплота згоряння палива, кДж/кг;
- ентальпія палива, кДж/кг;
- ентальпія повітря при температурі перед камерою згоряння ( в циклі без регенерації);
- ентальпія робочого тіла на виході з камери згоряння, , кДж/кг;
- коефіцієнт використання палива в камері згоряння (@0,95–0,98).
Витрата повітря
,
деa- коефіцієнт надлишку повітря:
- теоретично необхідна кількість повітря для спалювання палива, кг/кг.
Із рівняння енергобалансу (нехтуючи ентальпією палива) коефіцієнт надлишку повітря можна виразити співвідношенням
.
Рівняння енергобалансу регенератора
34де - масова витрата газу після турбіни, кг/с;
- ентальпія повітря після регенератора, кДж/кг;
- ентальпія газу після регенератора, кДж/кг;
- коефіцієнт, який враховує втрати тепла в довкілля, »0,95–0,98.
Поверхню нагріву регенератора при срг= ср пов=const можна визначити з рівняння теплопередачі
,
де - тепловий потік в регенераторі, кВт (ср=1,0 кДж/(кг·К));
k – коефіцієнт теплопередачі від газу до повітря через стінку, кВт/(м2·К);
- середня різниця температур між газами і повітрям в регенераторі, К,
або з наближеного співвідношення, м2:
,
де - ступінь регенерації.
Питоме тепло підведення установки в циклі без регенерації
в регенеративному циклі
.
Внутрішній коефіцієнт потужності установки
,
де - питома внутрішня робота ГТУ, кДж/кг.
Ефективний коефіцієнт потужності ГТУ
,
де - ефективна питома робота ГТУ;
- питоме тепло підведення в камері згоряння, кДж/кг;
35
- механічний ККД газотурбінної установки
.
Внутрішня потужність установки, кВт:
,
ефективна потужність ГТУ
.
Витрату палива можна визначити з рівняння енергобалансу реальної ГТУ: