Thermodynamic Analysis of the Reverse Brayton Cycle With Discharged Heat Utilization According to M-Cycle

Abstract

Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України Доник Т.В. Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України Ступак О.С. Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України АНАЛІЗ ТЕРМОДИНАМИЧНОГО ЗВОРОТНОГО ЦИКЛУ БРАЙТОНА З УТИЛІЗАЦІЄЮ ВИКИДНОЇ ТЕПЛОТИ ПО М-ЦИКЛУ Газотурбобудування є однією з пріоритетних галузей промисловості України. Головним напрямом підвищення економічності газових турбін є зростання температури на вході, що обмежується жароміцністю металів. Тому необхідні принципово нові газотурбінні технології з відносно невисокою температурою потоку та високим ККД. Одним із таких напрямів є використання регенерації викидної теплоти по циклу Майсоценка в прямому та зворотному циклі Брайтона. Такий цикл використовує енергію навколишнього середовища і дозволяє використовувати більш просту камеру згоряння атмосферного типу. Подальшим розвитком цього циклу є підігрів повітря перед турбіною за рахунок сонячного нагрівача. Метою роботи є термодинамічний аналіз зворотного циклу Брайтона з регенерацією теплоти за циклом Майсоценка та підігрівом повітря перед турбіною сонячною енергією. Авторами досліджено вплив різних факторів на ефективність циклу. Розрахунки показали, що збільшення температури повітря на виході із сонячного нагрівача і температури пароповітряної суміші перед турбіною призводить до зростання ККД. Збільшення температури повітря за сонячним нагрівачем призводить і до зростання ступеня регенерації циклу, а підвищення температури пароповітряної суміші перед турбіною призводить до спадання теплової потужності апарату М-циклу. Зі збільшенням відносної вологості атмосферного повітря збільшуються споживчі витрати повітря газотурбінною установкою, з підвищенням температури повітря за сонячним нагрівачем споживчі витрати зменшуються. Збільшення температури навколишнього середовища призводить до падіння ККД ГТУ. Зі збільшенням відносної вологості атмосферного повітря значення ККД зменшується. Це обумовлено зменшенням ролі регенерації в апараті Майсоценка.