Парогазовая турбина

Татарин> - снижение температуры перед лопатками и резкое повышение давления на них.
???!!!!
С фига повысится давление? Давление целиком и полностью задано в цикле сжатия - для гту - в компрессоре. Что компрессор надавил - то и будет, и ни миллибаром сверх того, какую субстанцию в камеру сгорания не пихай.

DarkDragon> С фига повысится давление?
Типа плотность газа будет выше.Но и значит усилие для сжатия.

DarkDragon>> С фига повысится давление?
энди> Типа плотность газа будет выше.Но и значит усилие для сжатия.
Скорее не плотность - масса.
Это тот же размен температуры горения топлива на массу нагретого теплоносителя... как в тех самых паровых котлах. И с той печалью - СНИЖЕНИЕ КПД цикла из-за понижения температуры. Весь цимес газовой турбины - высокая температура. А тут...

Татарин>> - снижение температуры перед лопатками и резкое повышение давления на них.
DarkDragon> ???!!!!
DarkDragon> С фига повысится давление? Давление целиком и полностью задано в цикле сжатия - для гту - в компрессоре. Что компрессор надавил - то и будет, и ни миллибаром сверх того, какую субстанцию в камеру сгорания не пихай.
Давление на лопатках же. Динамическое, не статика.

Ну, совсем на пальцах.
После компрессора камера сгорания-газогенератор и форсунка. Перед в камере сгорания давление статическое, определяется тем, что компрессор надул, а вот после сопла уже зависит от того, на какую поверхность оно приходится и как та поверхность к потоку расположена.
Если, например, измерительную трубку ввести в поток сонаправленно форсунке, то давление в ней будет отрицательным, причём, сильно отрицательным. А вот если её же ввести так чтобы она прямо на форсунку смотрела, то запросто может быть и больше, чем в камере сгорания.

DarkDragon> И с той печалью - СНИЖЕНИЕ КПД цикла из-за понижения температуры. Весь цимес газовой турбины - высокая температура. А тут...
Гм-гм.
При прочих равных снижение температуры - снижение КПД цикла, это конечно.

Но прочих равных-то тут и нет.
Чтобы совсем понятно было, на примерах: газовая турбина на 340С на входе - это не газовая турбина, а г**но, у газовой турбины 300-700С на выходе. А вот в АЭС это высокая температура цикла, и свои 33% КПД водо-водяные реакторы имеют.

Это не чистый Ренкин, предложенное - это помесь Брайтона с Ренкиным, где часть рабочего тела испытывает фазовый переход (с константной температурой и повышением объёма). Работа-то - это PV, конечная цель любого цикла - закрытие максимальной площади именно на этом фазовом пространстве. Какая, по-твоему, буква из P и V означает температуру?

И не надо ссылаться на Второе Начало. Оно работает, да... но про технику оно ничего не говорит. Выхлоп газовой турбины дико горячий не просто так, и бешено крутится она тоже не зря. У низкого давления на входе - своя цена, и она оплачивается через КПД.

Татарин> Мысль: распылять предварительно подогретую в экономайзере воду со стенок горелки и с лопаток в качестве завесного охлаждения.
и ты тратишь энергию на парообразование, фазовый переход. Просто в никуда. А зачем?
Другой вопрос, что "мятый пар" по кругу гонять, но как ты из него будешь удалять продукты горения и насыщать его кислородом? Опять кучи дорогих костылей городить.

Татарин>> Мысль: распылять предварительно подогретую в экономайзере воду со стенок горелки и с лопаток в качестве завесного охлаждения.
Bredonosec> и ты тратишь энергию на парообразование, фазовый переход. Просто в никуда. А зачем?
Ради давления же.
И я трачу то, что мне никогда и не принадлежало: сейчас меня всё равно сверху материалы ограничивают. Тот же метан может гореть в воздухе при 2000С, а реально на выходе газгена 1200-1500, а на лопатках - 1100-1300.
Это чистая и бессмысленная энтропизация химической энергии. Если я буду сжигать тот же метан в стехиометрии, защищая стенки камеры, форсунок и лопаток водой, то я получу по температуре тот же результат, что и сейчас.
Но. При многократно бОльшем давлении.

А давление - это размеры турбины и скорость вращения, а это не только цена и материалоёмкость, но и КПД.

Ну и не нужно беспокоиться за теплоту фазового перехода, когда сравниваем с ПГУ. Там же тоже есть паровый цикл, в нём тоже фазовый переход, это тепло там посчитано и потрачено. Цикл парогазовый по-любому, иначе не выжать доступную эксергию на низкотемпературной части цикла. Тут всё то же самое. Только расход тепла на испарение идёт на температурном перепаде, который иначе использовать просто нельзя: материалы не дают.

Bredonosec> Другой вопрос, что "мятый пар" по кругу гонять, но как ты из него будешь удалять продукты горения и насыщать его кислородом? Опять кучи дорогих костылей городить.
При конденсации пара они (по бОльшей части) сами удалятся. В цикл-то возращается не пар, а жидкая вода.
Про какое насыщение кислородом ты говоришь, я не понял.
Горит, к примеру, метан в воздухе, как обычно. Критические поверхности горячей части защищены испаряющейся водой (которая снижает температуру поверхностей, износ и требования к материалам).
На лопатки давят продукты сгорания как обычно + образовавшийся пар.

В.с.с.О.> Если в очень горячую камеру впрыснуть воду, с камерой ничего не произойдёт?
Так если вода кипит на и около поверхности камеры, камера не горячая, в этом и смысл.
Но и так-то что должно произойти? ну, по смыслу вопроса?

В.с.с.О.> У меня это почему-то вызывает какие-то ассоциации, с горячим маслом и прыснутой водой...
Эээ... Ы?
Горячее масло разбрызгивает вода, которая тонет в нём, а потом испаряется, увеличиваясь в объёме в 800 раз. Какая тут связь с обсуждаемым?

В.с.с.О.> Ну и ещё момент: вода при высоких температурах - это не шутки. Один из популярных в прошлом методов получения водорода - это окисление железа водой... Раскалённое железо просто окуналось в воду, выделялся водород, а железо покрывалось оксидной плёнкой.
Ну да. Именно поэтому материалы газовых турбин очень непростые.

Вода - один из продуктов горения. Для того же метана её аж вдвое больше, чем СО2.

Татарин>>> Мысль: распылять предварительно подогретую в экономайзере воду со стенок горелки и с лопаток в качестве завесного охлаждения.
Bredonosec>> и ты тратишь энергию на парообразование, фазовый переход. Просто в никуда. А зачем?
Татарин> Ради давления же.
Татарин> И я трачу то, что мне никогда и не принадлежало: сейчас меня всё равно сверху материалы ограничивают. Тот же метан может гореть в воздухе при 2000С, а реально на выходе газгена 1200-1500, а на лопатках - 1100-1300.
погоди.
Если ты охлаждаешь парогазовую смесь водой, то на входе тепловой машины у тебя всё равно нет тех 2000 градусов, там у тебя есть сначала траты на фазовый переход, потом на нагрев значительно бОльшей массы воды (пусть в виде пара, но это масса, и ты тратишь энергию на грамм нагреваемой массы)
То есть, ты да, получишь давление больше. Но и топлива потратишь больше. Потому что эту массу надо нагреть.
А сработка механической энергии на тепловой машине - это опять же перепад температур по шкале кельвина. То есть, если с 2к до 600к ты стачиваешь на турбине - ты снимаешь грубо 2/3 энергии.
Если ты стачиваешь пар в 600К до условно 450К - ты стачиваешь 1/4 энергии, потраченной на его нагрев.
Связь, если верить старику больцману, линейная, три ка тэ на масс два.
и это даже не вспоминая траты на фазовый переход.

Татарин> Это чистая и бессмысленная энтропизация химической энергии. Если я буду сжигать тот же метан в стехиометрии, защищая стенки камеры, форсунок и лопаток водой
так сейчас их защищают воздушной завесой. И избытком воздуха, который нагревается, становясь рабочим телом. Будешь ты греть воздух или воду - это всё равно рабочее тело, но кпд - это соотношение сработанного перепада температур к полной темп. нагрева. При нормальных условиях примерно на 300К выше нуля - рост температуры на входе в тепловую машину - безальтернативен, опускать Т2 некуда, холодильники сами потребляют энергию...

Татарин> При конденсации пара они (по бОльшей части) сами удалятся. В цикл-то возращается не пар, а жидкая вода.
Татарин> Про какое насыщение кислородом ты говоришь, я не понял.
я пытался придумать вариант без конденсации. Не сумел.

Татарин> Мысль: распылять предварительно подогретую в экономайзере воду со стенок горелки и с лопаток в качестве завесного охлаждения.
Как понимаю мысль, с теплотехнической точки зрения, сродни добавки воды в ДВС. Мысль хорошая, можно получить различные эффекты, но надо просчитывать теоретически.
Для справок: в ДВС существует три вида подачи воды и все эффекты немного разнятся.
P.S. Теорию турбин забыл за давностью лет.

Bredonosec> То есть, ты да, получишь давление больше. Но и топлива потратишь больше. Потому что эту массу надо нагреть.
Ну, конечно. Нельзя получить бесплатно массу нагретого рабочего тела. Только в одном случае - ну вот как сейчас - ты будешь сначала сжимать, а потом и нагревать лишний воздух, а в предложенной схеме - сжигать газ по стехиометрии, а потом за счёт "лишней" температуры (потому что горение будет при температуре, которую не выносят материалы) кипятить воду и нагревать пар.

Тепла, ессно, пойдёт больше. Но какая разница, если иначе потом выхлопом турбины всё равно кипятить ту же воду? Теплоту фазового перехода ты потеряешь (не совсем потеряешь... ну, понятно) и так, и этак. Но "по классике" ты сможешь использовать паровую турбину высокого давления только в части контура (и, кстати, со сложным и дорогим теплообменником). А при моём предложении всё будет ровно то же самое, только пар и высокое давление у меня с самого начала.

Во. Давай проще.
Всё то же самое, ни крохи не меняется по технике, но смотри на конструкцию как на сверхвысокотемпературный котёл сверхкритических параметров, но без теплообменника. Теплообмен между жидкой водой и продуктами горения происходит непосредственно в топке и сопле (с дополнительной функцией защиты топки от высоких температур, но это уже детали).

Пару реперных точек, для понимания...
При параметрах чисто парового цикла 600С/35С достижим КПД порядка 47%.
Рекордный полный КПД ПГУ для метана - 58%.

Согласись, что если соорудить частично-паровой цикл с параметрами, допустим, 1000С/35С (в котором немножко "холостого" неконденсируемого газа, но пусть даже его совсем нет), то на превышение КПД ПГУ рассчитывать более чем можно.

Bredonosec> Если ты стачиваешь пар в 600К до условно 450К - ты стачиваешь 1/4 энергии, потраченной на его нагрев.
Почему до 450-то?
Хотя бы до 400 тогда уж (конденсация при атмосферном давлении).

Bredonosec> так сейчас их защищают воздушной завесой.
Которая примерно в 1000 раз менее эффективна... да, именно из-за теплоты фазового перехода. Кто нам мешает, тот нам и поможет. Поэтому реальную температуру поверхностей можно снизить до вполне уже комфортных в нейтрально-окислительной атмосфере 500-600С, с соотвествующим удешевлением и увеличением ресурса.

Bredonosec>И избытком воздуха, который нагревается, становясь рабочим телом. Будешь ты греть воздух или воду - это всё равно рабочее тело, но кпд - это соотношение сработанного перепада температур к полной темп. нагрева.
Нет.
Это так для идеальной машины. И чем ближе к идеальной машине, тем больше это будет правдой. Но у нас машины реальные, и у них есть куча заморок и причин для потерь. И если уж у нас включается в работу паровой цикл (а в ПГУ он включается неизбежно), то почему бы не включить пар в работу изначально?

Цикл Брайтона лучше цикла Ренкина, но при большом перепаде температур эта разница уменьшается.
А вот выгоды высокого давления на турбине и низких температур поверхностей остаются.

kaouri> Как понимаю мысль, с теплотехнической точки зрения, сродни добавки воды в ДВС.
Турбина - тоже двигатель внутреннего сгорания, но я понял, да.

По сути - да, очень близко.
Но. ДВС не может сработать полный перепад давления с конденсацией воды при околонулевом давлении. Чисто по термодинамике турбина получит больше выгоды, сработав ещё одну атмосферу и ещё 70К перепада.

Хотя главные выгоды турбины от добавки воды, конечно, не термодинамические, а технические.

Татарин> Хотя главные выгоды турбины от добавки воды, конечно, не термодинамические, а технические.
Выгоды надо смотреть по теоретическому циклу. Вполне могут быть термодинамическими. Увеличивая площадь диаграммы цикла вы будете поднимать КПД.

Татарин> Мысль: распылять предварительно подогретую в экономайзере воду со стенок горелки и с лопаток в качестве завесного охлаждения.
А почему - только завесного? Вода проходя сквозь лопатки будет их охлаждать и вполне можно будет работать с совсем горячим газом.

kaouri>> Как понимаю мысль, с теплотехнической точки зрения, сродни добавки воды в ДВС.
Татарин> Турбина - тоже двигатель внутреннего сгорания, но я понял, да.
Татарин> По сути - да, очень близко.

Хм... ну может кстати и близко, хотя всё же циклы разные, и тут возможны нюансы.

Наверное, как-то это должно работать, но вот насколько хорошо, да и просто - как именно... Чую некоторые подводные камни. В т.ч. с давлением. НЯП, предлагается впрыск воды делать не просто в горячий газ, а в поток, очевидно уже прилично разогнанный (ведь снизить температуру существенно важно на турбине, но не обязательно в сопле). В поток газа впрыскивается... ну даже для простоты пока возьмём пар меньшей температуры (пока выведем за скобки фазовый переход). И тут с точки зрения соотношений Вулиса у нас получается довольно-таки головоломная смесь - одновременно как бы тепловое сопло и расходное сопло! (ну и плюс геометрическое) Это ж голову сломать напрочь
Ну то есть как бы оно вроде как и не совсем сопло как таковое - по кр. мере расходное, т.к. впрыск массы точечный, а не протяжённый (а до кучи это может быть и родом эжектора - впрочем, если уравнять скорости водяных капель/пара и газа, то это можно тоже обнулить для простоты расчёта, хотя не факт, что это наивыгоднейший вариант). Но вот теплообмен (теплоотбор от газа) уже протяжённый. И как там оно всё вместе жить будет - совершеннейший мозголом
Так, навскидку, если скорость на турбине хочется иметь побольше, то надо струю газа делать сверхзвуковой, потому что только на св-зв. охлаждение начинает увеличивать скорость, на дозвуке тормозит. Но сверхзвук на турбине явно нежелателен. Значит или еще диффузор по дороге, или струя изначально дозвуковая, и тогда впрыском ("компонентой охлаждения") мы её еще сильнее тормозим.

В общем, это я к чему... даже для понимания входных параметров термодинамического цикла нужно достаточно хитрую работу провести.

Татарин> Давление на лопатках же. Динамическое, не статика.
Татарин> Ну, совсем на пальцах.
Если на пальцах - лопатки срабатывают то самое "статическое" давление, а точнее - потенциальную энергию. И ее ровно столько, сколько ты ее ввел в камеру с топливом и сжатием воздуха. Система направляющий аппарат-лопатка - это только преобразователь.

Татарин> Если, например, измерительную трубку ввести в поток сонаправленно форсунке, то давление в ней будет отрицательным, причём, сильно отрицательным. А вот если её же ввести так чтобы она прямо на форсунку смотрела, то запросто может быть и больше, чем в камере сгорания.
В огороде бузина, а в киеве дядька.
А если еще и бежать с этой трубкой - то давление В ТРУБКЕ будет еще более другим. И что? На лопатках будет то же самое.

Татарин>Но прочих равных-то тут и нет.
Татарин>Чтобы совсем понятно было, на примерах: газовая турбина на 340С на входе - это не газовая турбина, а г**но, у газовой турбины 300-700С на выходе. А вот в АЭС это высокая температура цикла, и свои 33% КПД водо-водяные реакторы имеют.
Потому что никому не уперлась газовая турбина со всеми заморочками ПТУ АЭС, которые позволяют ей наскрести эти 33%. С ними даже классические ПТУ не заморачиваются - ибо нафейхоа?

Татарин> Работа-то - это PV, конечная цель любого цикла - закрытие максимальной площади именно на этом фазовом пространстве. Какая, по-твоему, буква из P и V означает температуру?
А в нашей вселенной внешняя работа ГТУ - это адиабата, которая Cv(T1-T2). Температуру увидел?

Татарин>Но. При многократно бОльшем давлении.
Ахинея

Татарин>Тот же метан может гореть в воздухе при 2000С, а реально на выходе газгена 1200-1500, а на лопатках - 1100-1300.
Татарин>Это чистая и бессмысленная энтропизация химической энергии.
А это - верно. Но..
Татарин>Если я буду сжигать тот же метан в стехиометрии, защищая стенки камеры, форсунок и лопаток водой, то я получу по температуре тот же результат, что и сейчас.
... с той же самой "бессмысленной энтропизацией химической энергии". Что пнем об сову, что совой об пень.

Татарин>Всё то же самое, ни крохи не меняется по технике, но смотри на конструкцию как на сверхвысокотемпературный котёл сверхкритических параметров, но без теплообменника. Теплообмен между жидкой водой и продуктами горения происходит непосредственно в топке и сопле (с дополнительной функцией защиты топки от высоких температур, но это уже детали).
Вот теперь ближе к реальности. А теперь вспоминаем, что в паровой турбине пар срабатывается до давления ниже атмосферного (ради все того же КПД :), ибо дельтаТ) за счет вакуумирования конденсатора. А в твоем случае - у тебя поток рабочего тела - в основном воздух, для которого конденсатора нет.
Итого на выходе - Максимальную температуру цикла снизили, минимальную температуру к окружающей среде не дотянули - КПД аховый. Потому и не делают.

Татарин> Ну, конечно. Нельзя получить бесплатно массу нагретого рабочего тела. Только в одном случае - ну вот как сейчас - ты будешь сначала сжимать, а потом и нагревать лишний воздух, а в предложенной схеме - сжигать газ по стехиометрии, а потом за счёт "лишней" температуры (потому что горение будет при температуре, которую не выносят материалы) кипятить воду и нагревать пар.
погоди.. но это же получается тупо паровозная схема, не? Обычное сжигание в топке топлива для испарения воды ради получения пара. Ток тогда придется как-то разделять топку и пар, потому что если в обычном ГТД сзади КС подпирает высокое давление сжатого компрессором и потом расширительной камерой (скорость падает, давление растет) воздуха, то в твоей схеме сзади не подпирает ничего, ибо мы не сжимаем его, сразу жжем. То есть, давление будет шарахать обратной тягой в ВУ.

Татарин> Тепла, ессно, пойдёт больше. Но какая разница, если иначе потом выхлопом турбины всё равно кипятить ту же воду?
погоди, не понял. Зачем? У нас разве не стоит задача сточить энергию пара на турбине и пустить это добро в провода?
А если это про комбинированные термофикационные станции, то подавать воду пополам с продуктами горения - нехорошо, можно поймать самую непредсказуемую коррозию в трубах и запорной/регулировочной арматуре.

>Но "по классике" ты сможешь использовать паровую турбину высокого давления только в части контура (и, кстати, со сложным и дорогим теплообменником). А при моём предложении всё будет ровно то же самое, только пар и высокое давление у меня с самого начала.
ну.. .по классике я могу использовать выхлоп газовой турбины для подогрева воды в пар и использования этого пара в паровой турбине. так сказать, за 2 цикла стачивать всю температуру подогрева и иметь с этого больше кпд. И при этом не смешивать недостатки 2 видов турбин в одном изделии.

Татарин> Во. Давай проще.
Татарин> Всё то же самое, ни крохи не меняется по технике, но смотри на конструкцию как на сверхвысокотемпературный котёл сверхкритических параметров, но без теплообменника.
хм, допустим..

Татарин> При параметрах чисто парового цикла 600С/35С достижим КПД порядка 47%.
пардон, а как у нас на выходе 35С окажется? Это ж надо лепить некий теплообменник для сброса остатков тепла в воду, а на выходе "паровой машины двойного расширения"(тм) или 2 циклов пгу мятый пар ну... минимум градусов 140-150С

Татарин> Рекордный полный КПД ПГУ для метана - 58%.
Татарин> Согласись, что если соорудить частично-паровой цикл с параметрами, допустим, 1000С/35С (в котором немножко "холостого" неконденсируемого газа, но пусть даже его совсем нет), то на превышение КПД ПГУ рассчитывать более чем можно.
ну... не знаю за частично паровой цикл, но сжимать воздух в компрессоре перед - тебе придется никак не меньше: в КТУ у тебя есть котёл, в котором вода греется до пара с параметрами в 100+ атмосфер, и это давление подпирает сзади пар, идущий на лопасти паровой турбины. Если сжигать сразу в потоке - сзади подпирать некому, то есть, см выше.
Это - расходы.
будут ли итоговые доходы выше - хз..

Bredonosec>> Если ты стачиваешь пар в 600К до условно 450К - ты стачиваешь 1/4 энергии, потраченной на его нагрев.
Татарин> Почему до 450-то?
Татарин> Хотя бы до 400 тогда уж (конденсация при атмосферном давлении).
а у нас на лопатках турбины он конденсируется? Ведь нет. Это уже нулевая энергия, мы её не можем сработать, потому приходится выбрасывать. Сбросовый пар в 150С неслучайно еще тогда выбрали. То есть, всё-таки 450К.

Bredonosec>> так сейчас их защищают воздушной завесой.
Татарин> Которая примерно в 1000 раз менее эффективна... да, именно из-за теплоты фазового перехода. Кто нам мешает, тот нам и поможет. Поэтому реальную температуру поверхностей можно снизить до вполне уже комфортных в нейтрально-окислительной атмосфере 500-600С, с соотвествующим удешевлением и увеличением ресурса.
ээ... но ведь для воды верно, а не пара.
Понятно, что тракт надо будет полностью переделывать, лопатки должны будут быть более мощными, нежели гтд, но более аэродинамичными по сравнению с пгу, и там ниокров примерно на пару манхеттенских проектов, но чисто на уровне промокашки приращение кпд при снижении разности температур ведь должно за счет чего-то быть. Более высокая теплоёмкость воды? Ну, она в обе стороны, и при нагреве и при сработке.
Разве что подвод рабочего тела сразу в КС, впрыском жидкой воды, минуя расходы на его сжатие компрессором и получая дикий прирост энтальпии условно "даром".
Но насколько потери тепла на испарение скомпенсируются с этой экономией - хз..
С одной стороны, я помню про методу впрыска воды в КС ГТД-шек эпохи 707 для кратковременного прироста мощности на взлете. Но сейчас ведь этого не делают. И, вероятно, не без причин.
Я помню про впрыск воды (микродозы, само собой) в цилиндры ПД для того же - но если б это реально экономило расход (то есть, повышало б кпд, а не было фактически форсированием, позволяя снять больше лошадей с килограмма массы двигла, пусть и за счет роста расхода с лошади) - мы бы возили на жоповозках по 2 бака, один воды, второй топлива, бо это было бы дешевле.

Татарин> Это так для идеальной машины. И чем ближе к идеальной машине, тем больше это будет правдой. Но у нас машины реальные, и у них есть куча заморок и причин для потерь.
возможно, хоть визуально не ловлю создававших бы противоречия принципу.

Татарин> Цикл Брайтона лучше цикла Ренкина, но при большом перепаде температур эта разница уменьшается.
там, где переход через фазу оказывается мизерной долей получаемой теплоты, ага.

Татарин> А вот выгоды высокого давления на турбине и низких температур поверхностей остаются.
ну, ниже требования к материалам - это понятно. Но нам ведь дешевле сделать турбину более высоких параметров и экономить на топливе, а не сэкономить на турбине и потом переплачивать за топливо.

Bredonosec> То есть, давление будет шарахать обратной тягой в ВУ.
нет. Вообще ведь оно работает чисто за счёт того, что при сжигании мы получаем дополнительный обьём газа (продукты сгорания + нагрев)
А дырка на входе меньше дырки на выходе
И если без компрессора - то мы получим тривиальный прямоточник, на выходе которого тоже вполне можно турбину поставить.
А с компрессором на входе - мы просто уменьшаем размер нашего девайса, ибо материал из которого он сделан денег стоит. А для самолёта - и вес имеет значение

Если же мы в горячую зону добавляем воды - то у нас обьёма газа станет больше или меньше?
С одной стороны - температура упала, сжался, с другой - вода испарилась.

Bredonosec>> То есть, давление будет шарахать обратной тягой в ВУ.
Дем> нет.

Да. Есть варианты форсирования ТРД впрыском водки в компрессор. Там неплохо.

А вот в камеру сгорания подают воду (пар лучше - меньше коробит) при проверке запасов ГДУ - компрессор уходит налево-вверх по напорной ветке вплоть до помпажа.

DarkDragon> Если на пальцах - лопатки срабатывают то самое "статическое" давление, а точнее - потенциальную энергию. И ее ровно столько, сколько ты ее ввел в камеру с топливом и сжатием воздуха. Система направляющий аппарат-лопатка - это только преобразователь.
Ты забыл про ключевой для понимания элемент: сопло. В котором происходит важнейший для работы двигателя и для понимания работы термодинамический процесс: расширение газа и совершение им работы за счёт внутренней энергии.
Это вот после компрессора было "статическое давление". А потом в турбине камера сгорания и сопло, и после сопла потенциальная энергия "статического давления" превращается в механическую энергию потока газа, и давление на лопатках - тоже не статическое, а зависит от того, на какой стороне лопатки его измерять.

А если в этот же поток газа, допустим, перпендикулярно ему поместить трубку с водой, то давление на её срезе будет отрицательное (привет от Бернулли). Как-то так. Не ахинея, нет, так это работает.

DarkDragon> А если еще и бежать с этой трубкой - то давление В ТРУБКЕ будет еще более другим. И что? На лопатках будет то же самое.
"Любые аргументы, факты, ссылки легко разбиваются о простой вопрос "и чо?""©

Вот смотри: есть поток газа от области бОльшего давления к области меньшего, в него вкидывается кипящая вода, и она расширяется. Куда она будет расширяться? По потоку, в сторону меньшего давления, добавляя этому потоку кинетическую энергию. По сути, это общая формула очень многих двигателей: насос на входе создаёт давление и поток со скоростью v, рабочее тело расширяется, имеем поток со скоростью v+V, с этого потока снимается энергия и цикл повторяется.

DarkDragon> Потому что никому не уперлась газовая турбина со всеми заморочками ПТУ АЭС, которые позволяют ей наскрести эти 33%. С ними даже классические ПТУ не заморачиваются - ибо нафейхоа?
Ну, это настолько неверно, что уж совсем грубо.
Разве что с такой низкой температурой наверху цикла больше никто не имеет дел (а, и есть ещё геотермальные станции, там бывает и похуже), это да. А так - заморачиваются, конечно. Чтобы выскрести с тех же 600С положенные 47 (или сколько там) процентов КПД. Заморочки примерно те же, только пар посуше и часть высокого давления на более высокое давление.

Суть же примера в том, что газовая турбина изначально настолько неудобна, что многие технари даже сомневались до какого-то момента, что её вообще можно создать и из неё получится нечто полезное практически. Давление маленькое, температура газа высокая (то есть, линейные скорости лопаток, которые должны быть соизмеримы со скоростями газа ну очень высоки).
И вот с этой самой газовой турбиной (если брать чисто газовую турбину) по КПД вполне конкурирует паровая, у которой входна температура даже в кельвинах выше вдвое. Формально это должно бы означать двухкратный проигрыш по КПД, так? А на практике тебе приходится выпускать из машины газ задолго до срабатывания его потенциала.

Татарин>> Работа-то - это PV, конечная цель любого цикла - закрытие максимальной площади именно на этом фазовом пространстве. Какая, по-твоему, буква из P и V означает температуру?
DarkDragon> А в нашей вселенной внешняя работа ГТУ - это адиабата, которая Cv(T1-T2). Температуру увидел?
Это только в вашей.
Не-а. Адиабата - это частный случай частного процесса. Да и в случае теплового сопла там не очень-то адиабата. Работу совершает расширяющийся газ, а уж как он расширяется - дело десятое. В стирлинге часть цикла он расширяется чисто по изотерме (deltaT = 0), и не только никому не мешает, но и причина предельно высокого КПД цикла.
Паровая машина запросто может выдавать работу при изотерме: вода кипит, пар толкает поршень. Никакого охлаждения пара.

Работа (это вот прям от Ньютона и школьная физика) A=FS. Или A=PV, что ровно то же самое, только в объёме.

А вот всё остальное, адиабатическое расширение включая, это только способ достичь максимальной разницы интегралов работы на концах цикла, максимальной площади на PV-диаграмме. Приоритеты нужно ставить правильно: что есть цель, а что есть способ нужно понимать.

Татарин>>Если я буду сжигать тот же метан в стехиометрии, защищая стенки камеры, форсунок и лопаток водой, то я получу по температуре тот же результат, что и сейчас.
DarkDragon> ... с той же самой "бессмысленной энтропизацией химической энергии". Что пнем об сову, что совой об пень.
Не совсем, потому что ты можешь получить лишнюю работу с этого диапазона. И заплатить лишь частью снятой температуры за испарение воды, которая защищает поверхности. С подачей избытка воздуха ты сразу сдался и работаешь на энтропию добровольно.
Но если ты подаёшь воду на поверхности, ты можешь довести температуру до предельной по химии, сколько-то расшириться, срабатывая часть этого потенциала, и сколько-то потратить на испарение воды.

DarkDragon> Вот теперь ближе к реальности. А теперь вспоминаем, что в паровой турбине пар срабатывается до давления ниже атмосферного (ради все того же КПД :), ибо дельтаТ) за счет вакуумирования конденсатора. А в твоем случае - у тебя поток рабочего тела - в основном воздух, для которого конденсатора нет.
DarkDragon> Итого на выходе - Максимальную температуру цикла снизили, минимальную температуру к окружающей среде не дотянули - КПД аховый. Потому и не делают.
Почему же? Всё примерно то же самое, что и с классиическим конденсационным циклом, только воздух нужно от пара механически отгонять, создавая разряжение и возможность пару сконденсироваться.
Нет нужды в сложных технических решениях, достаточно разряжения в 0.1атм, чтобы об остатках можно было уже не париться.

В принципе, я согласен, что это слабое место. Но. Сам факт отсутствия теплообменников и котла (как в классической ПГУ) выигрывает мне бОльшую deltaT
Теплообмен же требует температурного перепада, а интенсивный теплообмен требует большого перепада. Поскольку перепад разменивается только на площадь дорогущих теплообменников, которые работают при высоком давлении и температуре, перепады обычно там очень нефиговые. Теплообмен газ-поверхность вообще сложен и недёшев.

Bredonosec> погоди.. но это же получается тупо паровозная схема, не? Обычное сжигание в топке топлива для испарения воды ради получения пара. Ток тогда придется как-то разделять топку и пар, потому что если в обычном ГТД сзади КС подпирает высокое давление сжатого компрессором и потом расширительной камерой (скорость падает, давление растет) воздуха, то в твоей схеме сзади не подпирает ничего, ибо мы не сжимаем его, сразу жжем. То есть, давление будет шарахать обратной тягой в ВУ.
Ничего не понял. :\
Ну вот смотри: есть ГТД. После компрессора, камеры сгорания и сопла вкидываем в поток перед лопатками микрокапли перегретой в экономайзере воды воды и даём им достаточное время для испарения (сколько-то там сотен мкс). Полученным газом давим на лопатки. Всё ровно то же самое, только из комплексного газогенератора у тебя идёт не азот+СО2+вода, а азот+СО2+много_воды. Всё ровно то же самое, только пропорции иные.

Татарин>> Тепла, ессно, пойдёт больше. Но какая разница, если иначе потом выхлопом турбины всё равно кипятить ту же воду?
Bredonosec> погоди, не понял. Зачем? У нас разве не стоит задача сточить энергию пара на турбине и пустить это добро в провода?
В классической ПГУ ты тыскаешь горячий выхлоп газовой турбины на кипячение воды. И пар из котла крутит ещё одну турбину. Всё тот же фазовый переход, через который ты прокачиваешь всё тепло цикла. Только не параллельно (как предлагается), а последовательно.

Bredonosec> ну.. .по классике я могу использовать выхлоп газовой турбины для подогрева воды в пар и использования этого пара в паровой турбине. так сказать, за 2 цикла стачивать всю температуру подогрева и иметь с этого больше кпд. И при этом не смешивать недостатки 2 видов турбин в одном изделии.
Больше КПД ты иметь не будешь, потому что тот же цикл Ренкина последовательно с циклом Брайтона + потери на лишних теплообменах.
Тут же всё то же самое, только горячая часть при бОльшем давлении, чем у газовой турбины (но, конечно, примерно том же, как у паровой), что даёт мощь и компактность, и нет теплообменников котла. Пар кипит прямо в газе.
Дальше же - обычные паровые турбины среднего и низкого давления, всё как обычно, разницы с обычной машинерией нет.

А в чём ИМЕННО недостаток паровой турбины?
Большие давления, меньше скорость. Меньше и дешевле турбина, дешевле лопатки и больше ресурс.

Bredonosec> пардон, а как у нас на выходе 35С окажется? Это ж надо лепить некий теплообменник для сброса остатков тепла в воду, а на выходе "паровой машины двойного расширения"(тм) или 2 циклов пгу мятый пар ну... минимум градусов 140-150С
Пар у тебя на выходе такой, какой тебя устроит по давлению. Хочешь - городишь БОЛЬШУЮ турбину чтобы выжимать его до последнего и даже до мокроты, хочешь - выпускаешь раньше и экономишь на турбине. Твоё дело, в общем-то. Тут никакой разницы с обычным паровым циклом нет вообще.

А до 40-50С охлаждаешь как обычно - водой в теплообменнике-конденсоре. Разве что нужно создавать разряжение в нём, но это НЕ затраты. Потому что это перепад давления, который всё равно работает на газ.
Газовая турбина выплёвывает выхлоп при атмосфере. Никто не мешает насосом, запитанным от турбины создавать разряжение, которое чуть сильнее раскрутит турбину, просто это была бы полная техническая бессмыслица. А вот если газ смешан с паром, технический смысл есть - для конденсации пара при более низкой температуре.
Не сказать, чтоб это прям здорово, но каких-то потерь или проблем тут нет. Мощность такого насоса порядка 3-5% от мощности виртуальной газовой части, то есть, порядка процента от общей.

Bredonosec> ээ... но ведь для воды верно, а не пара.
Ну, изначально на поверхности подаём воду. Пусть газ её выпаривает и уносит пар.

Bredonosec> но чисто на уровне промокашки приращение кпд при снижении разности температур ведь должно за счет чего-то быть.
Конечно. Более высокое давление - это снижение скоростей лопаток, числа ступеней, размера машины, и потерь на трение в газе.

Bredonosec> Разве что подвод рабочего тела сразу в КС, впрыском жидкой воды, минуя расходы на его сжатие компрессором и получая дикий прирост энтальпии условно "даром".
Воду нельзя сжимать компрессором. Подающий её насос должен создавать давление при требуемом расходе, и всё. Как и в обычной паровой турбине.

Bredonosec> Я помню про впрыск воды (микродозы, само собой) в цилиндры ПД для того же - но если б это реально экономило расход (то есть, повышало б кпд, а не было фактически форсированием, позволяя снять больше лошадей с килограмма массы двигла, пусть и за счет роста расхода с лошади) - мы бы возили на жоповозках по 2 бака, один воды, второй топлива, бо это было бы дешевле.
В поршневых двигателях воду "неправильно впрыскивают"
В поршневом двигателе "высокая точка" температуры цикла достаточно низко, да и стенки в любом случае выдерживают температурные нагрузки изнутри. Там впрыск воды просто повышает давление, что можно сделать и более простым способом - компрессором. Степень сжатия же на ГТУ уже изначально крайне высока, а температура горячей части и вовсе предельна для имеющихся в момент проектирования технологий. Хотелось бы больше, но никак.

Bredonosec> ну, ниже требования к материалам - это понятно. Но нам ведь дешевле сделать турбину более высоких параметров и экономить на топливе, а не сэкономить на турбине и потом переплачивать за топливо.
Поэтому и хочется иметь высокий КПД.

Но и стоимость и ресурс турбины нельзя просто так уж совсем скидывать со счетов.