Для четвертої ступені потужність складе:
(16)
Аналіз сумарних потужностей при одноступінчастої, двоступеневої, триступеневої і чотириступеневою турбіні найбільш оптимальною виходить турбіна з трьома ступенями. Так як, четверта ступінь дає незначне прирощення потужності, але значно ускладнює конструкцію турбіни. p> Таким чином, максимальна потужність газотурбінної установки теплових електричних станцій становить:
, (17)
що складає більше 65% потужності потоку газу (1 *), який утворюється відповідно до законів молекулярної фізики та рівняння Бернуллі в процесі горіння газу.
Використання залишкової теплової енергії газу для забезпечення гарячою водою і обігріву будівлі піднімає КІЕТ на 25-30%, що в сумі складе 90-95%.
Математичний опис процесу перетворення енергії ГОВ в механічну енергію. Для математичного опису роботи ГТУ необхідно визначити сили, що діють на турбіну. Відповідно до принципу Даламбера рівняння руху турбіни можна написати в наступному вигляді:
, (18)
де, - статична сила навантаження.
Так як основна маса турбіни робить обертовий рух, то необхідно рівняння (18) привести для обертального руху:
, (19)
де - сумарний момент обертання, створюваний ГОВ, - статичне навантаження на валу турбіни, - момент інерції механізмів на валу турбіни, - кутова швидкість турбіни.
Момент обертання, створюваний ГОВ на першій ступені визначається з виразу:
, (20)
де - радіус приведення першого ступеня, що визначається залежно від конструкції турбіни, і місця прикладання сили ГОВ.
Момент обертання, створюваний ГОВ на другому ступені, визначається з виразу:
, (21)
де.
Момент обертання, створюваний ГОВ на третьому ступені, визначається з виразу:
, (22)
де.
Сумарний момент обертання, створюваний ГОВ, складе:
. (23)
Звідси:
. (24)
З урахуванням того, що окружна швидкість турбіни визначається за формулою:
, (25)
вираз (24) можна переписати у вигляді:
. (26)
Якщо в якості навантаження турбіни є електрогенератор постійного струму, то
, (27)
де - постійний коефіцієнт електрогенератора, - магнітний потік електрогенератора, - струм навантаження електрогенератора.
Відомо [2], що електрогенератор постійного струму описуються наступними рівняннями:
(28)
де, - відповідно активний і індуктивний опір навантаження електрогенератора.
Таким чином, з формул (7, 19-28) отримуємо узагальнену математичну модель руху системи ГТУ з електричним генератором в процесі перетворення енергії ГОВ в електричну енергію, яка представляється наступною системою рівнянь:
(20)
Отримана математична модель (22) дозволяє проводити...
