Газовая турбина постоянного давления работает следующим образом. Рабочее вещество поступает в компрессор, где его давление увеличивается. Затем вслел,ствие подвода тепла или процесса сгорания увеличивается температура рабочего вещества, и наконец, оно расширяется в турб.ине до первоначального давления. Вследствие увеличения темпера-т\ры газ, протекающий через ту1збтшу, имеет больший объем, чем газ, сжи.маемын в компрессоре. Поэтому работа, ие-об-ходимаи для сжатия, оказывается меньше работы, получаемой при расширепип. В результате работа турбины е только достаточна для привода компрессора, но остается еще избыточная энергия, которую можно использовать пли непосредственно от вала турбины 1или в виде кпиетической энергии выхлопных газов.

Увеличение температуры воз.1уха может происходить или вследствие подвода тепла через стенки теплообменника или в результате химической реакции топлива с воздухом; могут осуществляться последовательно и оба эти процесса.

В дайной книге будет рассматриваться только внутреннее сгорание. В тех случаях, -когда тепло подводится только в теплообменнике, как это происходит, например, в газотурбинных установках с замкнутым контуром, это тепло получается в конечном счете также вследствие сгорания топлива. Процессы, происходящие в теплообменниках, рассматриваются в курсах котелшых установок и поэтому в этой И11]ге не затрапшаются.

Нагрев газа является, к сожалению, едннсгвенным средством значительного увеличения его удельного объема. При том возникают существенные трудности транспортировапия 1орячего газа, в особенности если его температура близка Ieшepaтype п.чавления материалов, которые могут быть Использованы при конструировании. Это приводит к яеобхо-

димости значительного ограничения темнературы рабочего вещества путем использования для горения лишь части (обычно около одной четверти) кислорода, содержащегося в воздухе. Такое ограничение определяет существенное отличие камер сгорания газовых турбии от обычных топочных устройств, при конструировании которых стремятся но возможности уменьшить количество избыточного воздуха.

При коиструированин газовых турбин и для оценки их эффеитивностн необходи.ма методика расчета количества топлива, которое должно быть сожжено для получения заданного повышения температуры единицы веса воздуха, а также для расчета состава получанощнхсл продукто.в сгорания. Необходима также методика o6pa6oTKifr .данных газового анализа и измерений температуры продуктов сгораиил. Методика вычислений, основанная па так называемых сте-хиометрических соотношениях, одинаковая для всех топочных устройств, кратко изложена ниже.

Изменение объема рабочего вещества при сгорании происходит не только вследствие изменения температуры, но также в результате происходящего при реакции изменения числа молекул. Это необходимо принимать во внимание при вычис.пении относительных размеров проточных частей компрессора и турбины.

2. ЛМТЕРИАЛЬНЫИ БАЛАНС

Связь между количеством продуктов реакции и количеством реагирующих веществ устанавливается на основании следующих положений; 1) все химические соединения состоят из атОМое отдельных элементов, связанных в определенных численных соотношениях; 2) атомы при химических реакциях сохраняют свою индивидуальность, т. е. при ре--акции происходит только перегруппировка атомов.

Например, при полном сгорании углеводорода С. со-отношенпе между числом участвующих в реакцнп молекул описывается уравнением

С, Н + + 1 И О, =СО. + > Н,0,

В котором А атомам углерода в углеводороде СН соответствует X молекул С0 , у атомов водорода дают -у

молекул НО; для образования каждой молекулы углскис: лоты необходима одна молекула кислорода и соотве7СтвеН 10