воздуха в процессе сжатияпозволяет при впрыске 1% воды (по мас-
се) от расхода воздуха увеличить до 6. . . 7% удельную мощность ГТУ
и до 2. . . 2,5% эффективный КПД. При этом оптимальнаястепень по-
вышениядавлениясмещаетсяв сторону более высоких значений [2].
Впрыск воды в поток воздуха, подаваемого в систему охлаждения
газовой турбины, осуществляется в целях интенсификации теплоот-
дачи к воздуху от охлаждаемых элементов турбины: при впрыске про-
исходит, во-первых, испарение жидкости и снижение благодаряэтому
температуры охлаждающего воздуха; во-вторых, турбулизацияпотока
частицами впрыскиваемой жидкости; в-третьих, увеличение массово-
го расхода охлаждающего воздуха.
Впрыск воды позволяет в широких пределах изменять значение
исходной относительной глубины охлаждениялопатки [4]:
θ
исх
=
T
∗
г
−
Т
л
Т
∗
г
−
Т
∗
охл
,
где
T
∗
г
— температура торможениягаза, омывающего лопатку;
Т
л
—
температура лопатки;
Т
∗
охл
— начальнаятемпература охлаждающего
воздуха.
Наряду с общепринятым понятием глубины охлаждения лопаток,
можно использовать также понятие эквивалентной глубины охлажде-
ния
θ
экв
[5], которое удобно применять длясравненияодних и тех же
конструкций лопаток в составе различных систем охлаждения:
θ
экв
=
θ
исх
1 +
|
Δ
t
0
,
01
|
g
вод
Т
∗
г
−
Т
∗
охл
,
где
|
Δ
t
0
,
01
|
— понижение температуры смеси при впрыске 1% воды
в охлаждающий воздух с исходной температурой
Т
∗
охл
;
g
вод
— расход
впрыскиваемой воды, отнесенный к расходу охлаждающего воздуха.
Сравнение может быть проведено либо при одинаковых темпера-
турах лопатки (или ресурсе) с целью определить допустимую темпе-
ратуру газа перед турбиной, либо при одинаковых
T
∗
г
дляопределения
возможности повышенияресурса
τ
р
или снижениярасхода охлажда-
ющего воздуха при
τ
р
=
const.
Результаты расчетов (рис. 3) показывают, что для
θ
исх
= 0
,
45
при
g
= 0
. . .
0
,
10
значение
θ
экв
возрастает от 0,45 до 0,625. Такаяглубина
охлажденияобеспечивает возможность повышениятемпературы газа
перед турбиной на 150. . . 200 K при той же степени повышенияда-
вленияв цикле, напряжении в рабочих лопатках и ресурсе. Снижение
температуры лопатки при впрыске воды в количестве
g
= 0
. . .
0
,
10
составляет 135. . . 150 K в зависимости от исходной эффективности
охлаждения
θ
исх
, что позволяет снизить на 50% расход отбираемого в
систему охлаждениявоздуха при неизменном ресурсе.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012. № 1 83
