8.2. Регенеративный цикл ГТУ

КПД реального цикла простой ГТУ можно увеличить, используя регенерацию теплоты рабочего тела. В отличие от замкнутых циклов (например, ПТУ) в ГТУ не целесообразно использование теплоты отборов рабочего тела, а используют теплоту всего рабочее тела выходящего из турбины. Использование теплоты газов из отборов турбины снизит ее мощность при незначительном увеличении КПД. Применение теплоты выходящих из турбины газов для целей регенерации обосновано только в одном месте – за компрессором, для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Установка регенеративного подогревателя перед компрессором или пред газовой турбиной приведет к снижению коэффициента β, что приведет к уменьшению КПД ГТУ.

Исходя из выше изложенного, схема регенеративной ГТУ будет соответствовать рис. 8.11.

В регенеративной ГТУ воздух после компрессора поступает в теплообменник (ТО), где он нагревается за счет уходящих газов турбины. Цикл такой ГТУ в T,s- диаграмме представлен на рис. 8.12.

Газы, выходящие из турбины с температурой Т_4i, теоретически могут быть охлаждены в регенеративном теплообменнике до температуры выходящего из компрессора воздуха Т_2i. Однако в соответствии со вторым законом термодинамики, для передачи теплоты от газов воздуху необходимо наличие разности температур между ними. Поэтому газы охлаждаются в ТО до температуры Т₅>T_2i, а воздух нагревается до температуры Т₆<Т_4i. В связи с этим данный цикл характеризуется величиной, которая называется степенью регенерации

(8.27)

Теплота, подведенная q^Р_1i и отведенная q^Р_2i от рабочего тела, в регенеративном цикле ГТУ за счет теплоты регенерации уменьшаться по сравнению с q_1i и q_2i в простом цикле ГТУ

(8.28)

(8.29)

Работа газовой турбины и компрессора в регенеративном цикле ГТУ рассчитывается, также как и в простом цикле

(8.30)

(8.31)

Внутренний абсолютный КПД регенеративной ГТУ всегда больше, чем у аналогичной простой ГТУ, т.к. работы циклов у них одинаковые, а q^Р_1i < q_1i

(8.32)

Экономичность регенеративной ГТУ, также как и простой, определяется оптимальным значением степени повышения давления ν^Р_ОПТ и коэффициентами: β, η_ГТ и η_К. При этом численное значение величины ν^Р_ioпт будет меньше, чем ν_iопт в простом цикле ГТУ. Это объясняется смещением максимального значения КПД регенеративной ГТУ в область меньших значений ν (рис. 8.13).