Газотурбинные установки

Газотурбинные установки (ГТУ) как и двигатели внутреннего сгорания относятся к классу теплосиловых газовых установок. При этом ГТУ свободны от основных недостатков ДВС поршневого типа. Цикл ГТУ состоит из тех же процессов, что и цикл ДВС, но в ГТУ эти процессы проходят одновременно в различных элементах установки, а в ДВС они проходят последовательно в цилиндре, из-за чего возникают резко переменные значения температур и давлений. Средняя скорость течения рабочего тела в ДВС в сотни раз меньше, а кроме того необходимо преобразование возвратно-поступательного движения во вращательное. Из-за чего возникает необходимость в громоздком кривошипно-шатунном механизме и маховике. Газовые турбины, будучи двигателями ротационного типа, выполняют очень быстроходными и поэтому они малогабаритны, что позволяет сосредотачивать большие мощности в единице объёма. ГТУ сочетают в себе положительные свойства ДВС и паротурбинных установок, но при этом в ГТУ отсутствуют котлы, конденсаторы и другие элементы конденсатно-питательной системы. ГТУ просты конструктивно, они имеют малый вес и высокую компактность. В ГТ установках можно использовать практически любое топливо. У них лучшая нагрузочно-скоростная характеристика, т.е. они обладают более высокими манёвренными качествами.

При этом в ДВС из-за ограниченности размеров цилиндров в них невозможно полное адиабатное расширение продуктов сгорания до давления окружающей среды. А как известно, полное расширение продуктов сгорания обеспечивает больший термический кпд двигателя при прочих равных условиях.

Такое полное адиабатное расширение возможно в газовых турбинах. Газовые турбины являются очень перспективными двигателями особенно в условиях, когда незначительные габариты имеют большое значение, т. е. для судов и самолётов. Однако в настоящее время применение газовых турбин ограничивается недостаточной жаропрочностью современных конструкционных материалов, из-за чего турбина надёжно работает в области температур, меньших, чем те, в которых работают ДВС. А это приводит к резкому снижению термического кпд, а кроме того камера сгорания потребляет большое количество воздуха высокого давления, на что расходуется значительная часть полезной мощности.

Газовые турбины классифицируются как и ДВС по способу сжигания топлива и разделяются на два основных типа:

ГТУ со сгоранием при p=const

ГТУ со сгоранием при V=const