Рис. 2. Зависимость параметров УГТУ от степени понижения давления
в турбине
π
т
(базовый ГТД мощностью
N
e
0
= 25
МВт, КПД
η
е
0
= 35
,
9
%,
температура перед
T
г0
и за
T
т0
турбиной соответственно 1453 K и 733 K, расход
G
г0
= 96
,
5
кг/с):
1
— КПД КУ,
η
ку
, %;
2
— КПД УГТУ,
η
е
, %;
3
— мощность УГТУ,
N
e
, МВт;
4
—
тепловая мощность газоохладителя УГТУ,
Q
w
, МВт;
5
— частота вращения ротора
УГТУ,
n
, об/мин
объединить несколько базовых ГТД и одну УГТУ с измененной по-
следовательностью процессов.
Результаты численных исследований УГТУ с измененной после-
довательностью процессов представлены на рис. 2. В качестве ба-
зового ГТД выбрана современная установка НК-36СТ мощностью
25МВт со следующими параметрами: температура газа
Т
г0
= 1453
K
и
Т
т0
= 733
K перед и за турбиной; степень повышения давления
π
к0
= 22
; расход воздуха
G
0
= 96
,
5
кг/с; КПД
η
е
0
= 35
,
9
%. Низкая
температура газа за турбиной ГТД при входе в УГТУ определяется
высокой степенью понижения давления. Расчетная оптимальная сте-
пень повышения давления в цикле УГТУ составила
π
к
= 3
,
4
. Однако
в этом случае максимальная частота вращения ротора, определяемая
прочностью лопаток, не превысила 2550 об/мин вместо необходимых
3000 об/мин. Степень повышения давления в цикле УГТУ была по-
нижена до значения
π
к
= 2
,
3
, при которой возможна работа турбины
УГТУ с частотой
n
т
= 3000
об/мин. Мощность УГТУ с измененной
последовательностью процессов составила
N
e
= 4
,
2
МВт, а КПД КУ
повысился до
η
е
КУ
= 41
,
8
% вместо 35,9% у базового ГТД, т.е. в ре-
зультате утилизации теплоты мощность и КПД возросли на
17
% по
сравнению с базовой установкой.
Эффективность применения УГТУ зависит от температуры про-
дуктов сгорания за базовым ГТД. При более высокой температуре
выходящих газов, чем у НК-36СТ, и меньшей мощности возможно
увеличение до 2,5. . . 3,5 степени повышения давления в УГТУ и, сле-
довательно, более значительное, до 20. . . 25% повышение мощности
76 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 1
