Производство электроэнергии на компрессорных станциях утилизационными газотурбинными установками

6 / 10

Определим оптимальную степень повышения давления, при ко-
торой удельная мощность УГТУ достигает максимального значения
как при отсутствии, так и наличии дополнительной камеры сгорания
в утилизационном контуре. В результате сжигания дополнительного
количества топлива в камере сгорания температура рабочего тела по-
вышается на ΔТкс по сравнению с Т ∗
р : T ∗
г = T ∗
p + ΔT кс.
В общем случае удельную мощность Neуд УГТУ можно записать
в виде
Neуд = CpT ∗
a ( σp
T ∗
TO
T ∗
a
+ (1 − σp ) +
π∗
k−1
k
к − 1
π∗
к
+
Δ∗
кс
T ∗
a ×
× 1 −
1
σ Σπ ∗
к
k−1
k
η∗
т ηм −
π∗
k −1
k
к − 1
η∗
к ), (2)
где σΣ = σ вхσвыхσТА — суммарный коэффициент сохранения полно-
го давления во входном, выходном устройствах УГТУ и воздушном
тракте ТА; ηм — механический КПД; η∗
к , η ∗
т — изоэнтропический КПД
компрессора и турбины УГТУ по заторможенным параметрам.
Выражение (2) получено для УГТУ при отсутствии отбора возду-
ха на охлаждение турбины, утечек, при примерном равенстве удель-
ных теплоемкостей рабочего тела в турбине и компрессоре, что спра-
ведливо из-за низких температур (Тг ∗ < 1100 K) и давлений, вы-
соких значений коэффициента избытка воздуха продуктов сгорания
( αΣ = 20 . . . ∞ ), незначительной разности средних значений темпе-
ратур в процессах сжатия и расширения. Значение Ne уд УГТУ для
заданной температуры продуктов сгорания за силовой турбиной Т ∗
ТО
базовой установки, степени регенерации σр определяется в основном
степенью повышения давления компрессора π∗
к УГТУ и подогревом
рабочего тела ΔТкс в дополнительной камере сгорания.
Определенная из выражения (2) оптимальная степень повышения
давления компрессора утилизационной ГТУ, при которой Neуд дости-
гает максимального значения, равна
π∗
к опт =  π ∗
к η∗
т ηм σp
T ∗
TO
T ∗
a − (1 − σp )
1
η∗
к − 1 +
ΔTкс
T ∗
a
σ
k− 1
k
Σ 1 − (1 − σp )η∗
т ηм
 k
2(k−1)
. (3)
Из анализа формулы (3) следует, что при заданной степени ре-
генерации σр наиболее сильное влияние на значение π ∗
кпт оказывают
температура выходящих из приводной ГТУ продуктов сгорания Т ∗
то
и подогрев рабочего тела в УГТУ Δкс, с увеличением которых опти-
мальная степень повышения давления возрастает.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2016. № 1 49