4 / 11
Е.Г. Липихин, Д.В. Шевелев
4
Инженерный журнал: наука и инновации
# 10·2016
Суммарные потери полного давления в газовоздушном тракте со-
ставили порядка 3,5…4 кПа, что существенно превышает норматив-
ное сопротивление водогрейных котлов [12]. Возможно, принятое
значение потерь несколько завышено, но это позволяет в будущем
пересмотреть полученные результаты с целью их улучшения. Ис-
пользуемое топливо — природный газ с удельной теплотой сгорания
p
н
47, 45
=
Q
МДж/кг. В выполненных расчетах диапазон изменения
степени снижения давления газа в турбине варьировали в интервале
значений
т
π
от 1,3…2,5, что рекомендуется для газотурбинных дви-
гателей измененной очередности процессов [6]. Значения температу-
ры сетевой воды в газоводяном теплообменнике выбраны в соответ-
ствии со значениями, характерными для водогрейных котлов в си-
стеме отопления жилых домов 80/60 и 50/30 °C для вариантов
работы микроТЭЦ 1 и 2 соответственно. Температура продуктов сго-
рания на входе в компрессор задана из условия минимального темпе-
ратурного напора Δ
t
= 10 °C в газоводяном теплообменнике: 70 °C
для варианта 1 и
60 °C для варианта 2. Для воздушного экономайзера
задана степень регенерации σ
р
= 0,75, исходя из предположения опти-
мального сочетания массогабаритных показателей и эффективности.
Для расчета характеристик использовали математическую модель
микроТЭЦ, учитывающую изменение количества, состава и теплофи-
зических свойств рабочего тела по тракту [13].
Результаты расчета.
На рис. 2 представлена зависимость
удельных параметров цикла газовой микротурбины от степени сни-
жения давления газа в турбине
т
π
.
Согласно рис. 2, эффективный КПД имеет максимумы
3, 2 %
η =
е
при
т
π
= 2,3 для традиционной системы отопления и
5,1 %
η =
е
при
т
π
= 2,5 для низкотемпературной. Видно, что КПД
турбоустановки выше в случае низкотемпературной системы отопле-
ния, это обусловлено ее большей термодинамической эффективно-
стью. Несмотря на довольно низкий КПД, определяющий эффектив-
ность выработки электрической энергии (2,5…5 %), общий КПД ко-
генерационной установки высок — более 90 %.
Потребный расход газа
G
г
через проточную часть микротурбины
для обеспечения заданной мощности
3
=
e
N
кВт приведен на рис. 3.
Потребный расход газа падает с увеличением степени снижения
давления в турбине для обоих рассматриваемых вариантов. Следова-
тельно, при высоких значениях π
т
(2,1…2,5) микротурбина будет
наиболее компактной, а близость оптимума по эффективному КПД
π
т
(2,1…2,3 для варианта 1) дает основания предполагать максималь-
но возможную экономичность. Следует отметить, что расход рабоче-