Призначення, класифікація і сфера застосування циклів ГТД

Ці машини з’явилися в кінці 19 на початку 20 ст. Спочатку більший розвиток отримали і досі мають широке застосування в теплоенергетиці парові турбіни. Україна відноситься до світових лідерів, які виробляють гарні парові турбіни та газотурбінні двигуни. До другої світової війни ГТД не мали особливо широкого поширення хоча темпи набирали. Слід зауважити що в колишньому СРСР першу газотурбінну машину побудували в Харкові під керівництвом професора Маковського в 1940 р. Яка проблема є при роботі газотурбінних машин? Основна проблема термостійкість матеріалу лопаток турбіни. На плакаті наведена схема газотурбінної машини. Колесо на якому розміщені лопатки виготовлені зі спеціального термостійкого сплаву. Чим з більшою температурою попадають на лопатки продукти згорання тим буде більший термічний ККД двигуна. Наприклад на газопроводах ще використовують такі машини як ГТУ-6-650 – 650 це температура з якою гази попадають на лопатки турбіни. Це не висока температура. Тому і термічний ККД такої машини низький, а 6 це потужність 6000 кВт. Зараз наука пішла вперед. Найбільш форсованими є газотурбінні двигуни в авіації – там допускаються температури на лопатках 1000-1100 ^оС, а при коротких форсованих навантаженнях і вищі. Але в машинах працюючих наземно в стаціонарних умовах температури від 800 до 1000 ^оС. Але ще раз нагадаю що чим вища температура тим вищий ККД двигуна і більш висока його ефективність.

Якщо взяти за основу цикл Карно і зважити на те що. Температура якраз температура згорання і якщо порівняти ГТД з ДВЗ то для обох двигунів температура та сама – довкілля, а температура згорання палива для ДВЗ 2300 ^оС проти 1000 ^оС в ГТД. Тому термодинамічна ефективність ДВЗ вища. Але в газотурбінних двигунах уникнуто основних недоліків ДВЗ зворотньо-поступального руху деталей і відповідно наявності великих інерційних зусиль що не дозволяє створювати поршневі двигуни великої потужності з малими розмірами і масою. Потужність поршневих двигунів сягає лишень 4000 кВт.

Призначення циклів ГТД – вони призначені для перетворення теплової енергії в роботу.

Сфера застосування – на базі цих циклів працюють газотурбінні машини.

Де застосовуються ГТМ. На сьогодні застосування цих машин дуже широке. Перш за все нафтова і газова промисловість, транспорт річковий та морський (там використовуються досить потужні газотурбінні машини), авіація, є спроби застосувати ГТМ на залізничному транспорті, в окремих випадках є спроби застосувати ГТМ в наземному транспорті застосування значно менше – в автомобілях є тільки проекти, а використовується в воєнній техніці (харківський завод робить танки з ГТД, американці використовують ГТД в танку „Абрамс” – ще одна перевага що можна використовувати будь-яке паливо). ГТД хоча і менш термодинамічно ефективні але мають значну питому потужність на одиницю маси двигуна тому дозволяють досягнути значного зменшення металоємності при потужностях недосяжних для звичайних ДВЗ.

Як цикли ДВЗ ці цикли класифікують за процесом підведення теплоти до РТ. Є два основних цикли:

- цикл ГТД з підведенням теплоти по ізобарі;

- цикл ГТД з підведенням теплоти по ізохорі.