Аннотация

Основное направление технической политики России в области энергетики − совершенствование технологии ее производства. Программные документы предлагают решать эту задачу в первую очередь за счет повышения начальных параметров рабочего тела паротурбинных и газотурбинных энергоустановок с внедрением новых жаропрочных материалов. Неизбежное при этом удорожание оборудования отрицательно скажется на себестоимости энергии.

Известно, что энергетические установки всего мира для получения энергии используют, как правило, паровой термодинамический цикл Ренкина или газовые термодинамические циклы Джоуля, Дизеля, Отто, которые далеки от совершенства. Несмотря на это, советская термодинамическая школа ошибочно считает цикл Карно эталоном совершенства для энергоустановок, действующих на продуктах сгорания топлива, а термодинамический цикл Ренкина − превосходной реализацией этого цикла. Для совершенствования прочих циклов предполагалась их «карнотизация», проекты которой успехом не увенчались.

В действительности эталоном теплового совершенства для двигателей внутреннего и внешнего сгорания, источником тепла которого служит топливо, а тепловым стоком – окружающая среда, является внешне и внутренне обратимый цикл Эдвардса.

В цикле Эдвардса в качестве источника теплоты используются продукты сгорания топлива, а тепловой сток осуществляется в окружающую среду. Цикл образован изохорным, адиабатным, изотермическим процессами. Рассмотрены два варианта реализации цикла: на базе газотурбинного двигателя и с помощью комбинированной газопаровой установки. Осуществлены расчеты термического КПД цикла газотурбинной установки (ГТУ), реализующего эталонный цикл Эдвардса, и комбинированной установки. Также вычислены КПД циклов Джоуля, Карно, Ренкина, Отто при одинаковых температурных условиях. Показано, что внедрение энергоустановок с реализацией цикла Эдвардса не имеет инженерных трудностей, при этом он обеспечивает экономию топлива на 12−20% в сравнении с циклом Ренкина, широко применяемым в паротурбинных установках. Внедрение цикла Эдвардса является наиболее простым способом совершенствования энергетики.