Какие реактивные двигатели имеют самый высокий тепловой КПД?

Тепловой КПД авиационных газовых турбин очень редко указывается. Интересующими показателями являются удельный расход топлива и отношение мощности к весу. В то время как более высокая тепловая эффективность повысит их, SFC и тяга / вес являются терминами характеристик, которые легче понять, и описывают характеристики в терминах, которые можно непосредственно использовать в расчетах характеристик самолета. Тем не менее, в этой статье от Pratt & Whitney указывается , что в 2010 году доля лучших авиационных газовых турбин достигла примерно 55% . Но нет никаких указаний на то, какой двигатель имеет самый высокий показатель.

Наземные газовые турбины более эффективны, чем авиационные, по ряду причин. Согласно этой статье, самые эффективные наземные газовые турбины, где чуть менее 60%, в 2010 году. Наиболее эффективной установкой была японская компания, с проверенным 59,1% на газовой турбине M701G2 на электростанции Tokyo Electric Kawasaki мощностью 1500 МВт в г. Япония.

С тех пор 28 апреля 2016 года GE установила мировой рекорд по тепловому КПД, составив 62,22 % , для электростанции с комбинированным циклом во Франции. GE заявляет, что обычно требуется около десяти лет , чтобы повысить эффективность на 1%. Высокая тепловая эффективность в значительной степени обусловлена ​​работой при очень высокой температуре. GE заявляет, что эта установка работает при температуре 2800 градусов. F, но настоящий номер, вероятно, является собственностью. Они говорят, что это похоже на работу двигателя на взлетных условиях на протяжении всего полета. Как вы можете себе представить, это делает охлаждение очень важным. Также требуется около 30 минут, чтобы разогнать турбину с холостого хода до максимальной скорости. Ясно, что в самолете это не сработает.

Это газовая турбина GE 9HA. Видны топливные форсунки (одна обведена) - и вес не имеет значения. Таким образом, авиационная турбина никогда не будет соответствовать этому уровню производительности.

Для сравнения, первая модель простого цикла, разработанная в 1939 году, имела тепловой КПД всего 18%.

Но максимальная эффективность не всегда является конечной целью. Директор по продукту Rolls Royce говорит:

Всем бы понравиться 60%, но стоимость часто непомерно высока. Не всем нужна мощная парогазовая установка. Машины, которые могут достичь базовой нагрузки в течение десяти минут, такие как Trent 60, важны для пикового рынка и намного дешевле.

Наземные газовые турбины с комбинированным циклом более эффективны, чем авиационные турбины, потому что;

• их дизайн можно оптимизировать, не беспокоясь о весе. В частности, оптимизированы топливные форсунки в наземных газовых турбинах.
• они могут использовать запотевание входа пара или воды (см. выше!)
• они работают с одной скоростью вращения, поэтому могут быть оптимизированы для этого.