Газотурбинная энергетическая установка

Эта статья редактируется участником chausleha:ru (обсуждение) в рамках конкурса.
За нарушение правил конкурса или создание помех в его проведении предусмотрены наказания. Просьба воздержаться от правок.

Газотурбинная энергетическая установка.

Газотурбинной энергетической установкой (ГТУ) называется двигатель, в котором сжатый в компрессоре воздух подается в камеру сгорания, где к нему подводится теплота, а образовавшийся горячий газ, поступая в лопаточный аппарат турбины, преобразует свою потенциальную энергию в кинетическую; последняя на лопатках рабочих колес превращается в механическую энергию, передавая её вращающемуся непрерывно валу, соединенному с компрессором и нагрузочным устройством.

ГТУ можно разделить на установки открытого и закрытого цикла.

Установки открытого цикла

На рис. 1, а показана газотурбинная установка, компрессор 1, камеры сгорания 2 и газовая турбина 3 которой расположены в едином сборном корпусе. Роторы 6 и 5 компрессора и турбины жестко соединены друг с другом и опираются на три подшипника.

Рис. 1

Четырнадцать камер сгорания располагаются вокруг компрессора каждая в своем корпусе. Воздух поступает в компрессор через входной патрубок и уходит из газовой турбины через выхлопной патрубок. Корпус газотурбинной установки опирается на четыре опоры 4 и 8, которые расположены на единой раме 7.

Тепловая схема такой газотурбинной установки показана на рис. 1, б. В камеры сгорания топливным насосом подаются топли¬во и сжатый воздух после компрессора. Топливо перемешивается с воздухом, который служит окислителем, поджигается и сгорает. Чистые продукты сгорания также смешиваются с воздухом, что¬бы температура газа, получившегося после смешения, не превы¬шала заданного значения. Из камер сгорания газ поступает в газовую турбину, которая предназначена для преобразования его потенциальной энергии в механическую работу. Совершая работу, газ остывает и давление его уменьшается до атмосферного. Из газовой турбины газ выбрасывается в окружающую среду.

Из атмосферы в компрессор поступает чистый воздух. В компрессоре его давление увеличивается и температура растет. На привод компрессора приходится отбирать значительную часть мощности турбины.

Установки закрытого цикла

В замкнутых ГТУ также как и в открытых имеются компрессор / и турбина 2.

Рис. 2

Вместо камеры сгорания используется источник теплоты 4, в котором теплота передается рабочему телу без перемешивания с топливом. В качестве рабочего тела может применяться воздух, углекислый газ, пары ртути или другие газы.

Рабочее тело, давление которого повышено в компрессоре, в источнике теплоты 4 нагревается и поступает в турбину 2, в которой отдает свою энергию. После турбины газ поступает в промежуточный теплообменник 5 (регенератор), в котором он подогревает воз-дух, а затем охлаждается в охладителе 6, поступает в компрессор /, и цикл повторяется, В качестве источника теплоты могут использоваться специальные котлы для нагрева рабочего-тела энергией сжигаемого топлива или атомные реакторы.

Ссылки

• https://operby.com/princip-raboty-gtu.html
• https://neftegaz.ru/en/tech_library/view/4345
• https://energetika.in.ua/ru/books/book-3/part-1/section-3/3-7

Видео

ГТУ. Турбина в работе.

Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей