Газовая турбина открытого цикла

Двумя важными областями применения термодинамики являются производство электроэнергии и охлаждение. Как производство электроэнергии, так и охлаждение обычно выполняются системой, работающей по термодинамическому циклу.

Термодинамические циклы можно разделить на две категории генерации:

• энергетические циклы;
• холодильные циклы.

Устройства или системы, используемые для получения полезной выходной мощности, часто называют двигателями, а термодинамические циклы, в которых они работают, называются силовыми циклами. Устройства или системы, используемые для производства холода, называются холодильниками, кондиционерами или тепловыми насосами, а циклы, в которых они работают, называются циклами охлаждения.

Термодинамические циклы можно разделить на:

1. Циклы питания или циклы охлаждения.
2. Газовые циклы или паровые циклы. В газовых циклах рабочая жидкость остается в газообразной фазе на протяжении всего цикла, тогда как в паровых циклах рабочая жидкость находится в паровой фазе в течение одной части цикла и в жидкой фазе. во время другой части.
3. Замкнутые циклы или открытые циклы. В закрытых циклах рабочая жидкость возвращается в исходное состояние в конце цикла и рециркулирует. В открытом цикле рабочая жидкость обновляется в конце каждого цикла, а не рециркулируется.

Работа турбины открытого цикла

Свежий воздух поступает в компрессор при температуре окружающей среды, где его давление и температура повышаются. Воздух под высоким давлением поступает в камеру сгорания, где топливо сжигается при постоянном давлении. Газ с высокой температурой (и давлением) поступает в турбину, где он расширяется до давления окружающей среды и производит работу.

Преимущества газовой турбины открытого цикла

• Время прогрева. После того, как пусковой двигатель доведет турбину до номинальной скорости и воспламенится топливо, газовая турбина будет разгоняться от холодного пуска до полной нагрузки без времени прогрева.
• Небольшой вес и размер. Вес в кг на развиваемый кВт меньше.
• Топливо. В камере сгорания может использоваться практически любое углеводородное топливо от высокооктанового бензина до тяжелого дизельного топлива.
• Установки открытого цикла занимают меньше места по сравнению с установками замкнутого цикла.
• Предусмотрение быстрого пуска и приема нагрузки часто является доводом в пользу установки с открытым циклом, когда установка используется в качестве установки с пиковой нагрузкой.
• Компоненты или вспомогательные усовершенствования обычно могут быть изменены в газотурбинной установке с открытым циклом для повышения теплового КПД и могут обеспечить наиболее экономичную общую стоимость для коэффициентов нагрузки установки и других предусмотренных условий эксплуатации.
• Газотурбинные электростанции открытого цикла, кроме имеющих промежуточный охладитель, не нуждаются в охлаждающей воде.

Таким образом, установка не зависит от охлаждающей среды и становится автономной.

Недостатки газовой турбины открытого цикла

• Эффективность частичной нагрузки газотурбинной установки с открытым циклом быстро снижается, поскольку значительный процент мощности, развиваемой турбиной, используется для приведения в действие компрессора.
• Система чувствительна к эффективности компонентов; особенно компрессор. Газотурбинная установка открытого цикла чувствительна к изменениям температуры, давления и влажности атмосферного воздуха.
• Установка с открытым циклом имеет более высокий расход воздуха по сравнению с установками с замкнутым циклом, поэтому это приводит к увеличению потерь тепла с выхлопными газами и требует работы воздуховодов большого диаметра.