Условие баланса мощности газотурбонагнетателя
Если газовая турбина находится на одном валу с компрессором, то, очевидно, что мощность, развиваемая турбиной, равна мощности, потребляемой компрессором: NT = NK. Предположим, что при этом газотубонагнетатель полностью обеспечивает воздухоснабжение двигателя. Расход воздуха через двигатель определится равенством:
Gk = (ge Ne α L’ o φa) / 3600 кг/сек , (№1)
Адиабатная работа сжатия и вытеснения в компрессоре равна:
Lk = K (K-1) -1 Rв To [(Pk / Po) (K-1) / К — 1] кгм/кг (№2)
- где k = 1,4 — показатель адиабаты сжатия воздуха;
Rв = 29,27 кгм/кгоС — газовая постоянная воздуха.
Величина работы Lк определяется площадью диаграммы 3-4-5-6 на рис. №1. С учетом потерь энергии в компрессоре мощность, необходимая для его привода, может быть найдена по формуле:
Nк = Gк Lк / (102 ηад ηмк) кВт., (№3)
- где ηад — адиабатный КПД компрессора (учитывающий внутренние потери);
- ηмк— механический КПД компрессора.
Массовый расход газа через турбину Gг больше расхода воздуха через компрессор на величину Gт расхода топлива в двигателе:
Gг = Gк + Gт = Gк + ge Ne / 3600 кг/сек . (№4)
Адиабатная работа расширения газа в турбине оценится как:
Lт = (K1 / (K1 — 1)) RгTт [ 1- (Pг / Pт) (К1 -1) / К1] кгм/кг (№5)
- где K1 ≈ 1,35 — средний показателиь адиабаты расширения газов:
- Rг ≈ 29,2 — газовая постоянная выпускных газов, кгм/кг0С;
- Тт — температура газов перед турбиной, 0К;
- Рт, Рг — давление газов перед и после турбины, кг/см2.
Величина работы расширения газов в турбине определяется площадью 1-e-f-2 рис. №1. С учетом внутренних и внешних потерь в турбине ее располагаемая мощность равна:
Nт = (( G Lт ηit ηмт) / 120)Ке кВт. , (№6)
- где ηit и ηмт — внутренний и механический кпд турбины;
- Ке — коэффициент импульсности.
Для полного обеспечения двигателя воздухом должно выполняться равенство:
Gk Lk / ( 120 ηag ηmk ) = ((Gт Lт ηit ηмт) / Ke, (№7)
Мощность, потребная для привода компрессора, должна быть равна располагаемой мощности газовой турбины. В том случае, когда мощность газовой турбины недостаточна для обеспечения потребностей компрессора, то имеет место “небаланс мощностей”. Недостающую мощность необходимо восполнять от какого-то постороннего источника.

Если же Lk < Lт, то баланс достигается за счет увеличения производительности компрессора, понижения температуры газов перед турбиной с увеличением противодавления после турбины. Такой газотурбонагнетатель имеет резерв для дальнейшей форсировки двигателя.
Смотрите также:
б) Особенности баланса мощности ГТН у 4-гактных двигателей
в) Особенности баланса мощности ГТН у 2-тактных дизелей