Влияние неидеальности термодинамических свойств рабочих тел на процессы в ГТУ с промежуточным охлаждением воздуха

Объект исследования - термодинамические процессы в газотурбинной установке (ГТУ) с промежуточным охлаждением (ПО) воздуха . Цель исследования - повышение термического КПД и полезной мощности, уточнение оптимальной степени повышения давления за счёт учёта реальных свойств рабочего тела ГТУ с ПО. Усовершенствован известный метод расчёта адиабатных процессов расширения и сжатия реального газа по малым приращениям давления за счёт учёта влияния давления на энтальпию газа и достоверной оценки необратимости процесса. Получена хорошая сходимость с экспериментальными данными. Разработан алгоритм для определения изоэнтропного КПД каскада многокаскадного компрессора в зависимости от соотношения общей и каскадной степени повышения давления, общего изоэнтропного КПД, с учётом изменения термодинамических свойств воздуха в промежуточном охладителе. Разработана программа оптимизации общей и каскадной степени повышения давления в ГТУ с ПО по критериям максимума термического КПД и полезной мощности, в отличие от ранее предложенных учитывающая все проявления неидеальности газа и зависимость изоэнтропных КПД каскадов компрессора от их степеней повышения давления. Доказано, что модель идеального газа, в первую очередь за счёт неучёта влияния давления на теплоёмкость воздуха, даёт завышенные оптимальные степени повышения давления по критериям максимальной полезной мощности и термического КПД. Разница существенно влияет на технико-экономические и эксплуатационные показатели проектируемого компрессора ГТУ. Для оценки показателей парогазовой установки на Казанской ТЭЦ-2 внедрён метод выбора определяющих термодинамических параметров воздуха и продуктов сгорания ГТУ простого цикла при комплексном учёте реальных свойств газа. Внедрен метод выбора изоэнтропического КПД каскада компрессора в зависимости от соотношения общей и каскадной степени повышения давления, общего изоэнтропического КПД. В учебном процессе подготовки бакалавров по дисциплине «Газотурбинные установки» используются рекомендации о корректности применения приближённых методов расчёта адиабатной работы газа на основе сравнения с методом комплексного учёта реальных свойств газа. Результаты работы позволяют уточнить оптимальную степень повышения давления при проектировании ГТУ с ПО на этапе теплового расчёта: по критерию максимальной полезной мощности - до 18%, по критерию максимального термического КПД - до 25% и, соответственно, сократить число итераций последующих этапов - трёхмерного расчёта, формирования облика двигателя, доводочных испытаний. Область применения: на предприятиях и организациях, занимающихся разработкой и эксплуатацией ГТУ сложных термодинамических циклов, компрессорной и детандерной техники.