Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

При анализе термодинамических циклов делаются следующие допущения:

химический состав и количество рабочего тела – постоянны;

процесс горения топлива заменен обратимым процессом подведения теплоты;

выпуск продуктов сгорания заменен обратимым процессом отведения теплоты в окружающую среду;

температура рабочего тела не зависит от температуры окружающей среды;

рабочее тело находится в равновесии с источником теплоты и охладителем (окружающей средой).

Основные циклы ДВС:

со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и давлении (цикл Сабатэ) – отражает процесс дизеля без компрессора, который наиболее близок к реальным условиям сгорания топлива;

с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля) – отражает процесс тихоходного дизеля;

с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл отто) – отражает процесс двигателя быстрого сгорания (карбюраторного и газового).

Теоретические циклы, давая максимально возможное превращение теплоты в работу при приведенных выше условиях, схематизируют действительные явления и позволяют изучать эти явления, отмечая главные факторы, которые влияют на экономику этих явлений.

Цикл со смешанным (комбинированным) подводом теплоты (рисунок 1)

смешанный цикл, в котором подвод теплоты осуществляется частично при v = const, а частично при р = const был предложен советским инженером Г.В. Тринклером. Работающие по этому циклу двигатели называются без компрессорными дизелями. в настоящее время дизели строятся только с комбинированным подводом тепла.

По этой схеме цикла ДВС работают с внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси.

Рисунок 1– Смешанный цикл ДВС в pv и Ts координатах

В этом виде цикла (рисунок 1) в процессе 1-2 происходит адиабатное сжатие рабочего тела, после чего подводится теплота сначала при v =const (линия 2-3), а затем при р = const (линия 3-4). Далее происходит адиабатное расширение (линия 4-5) и, наконец, отвод теплоты при v =const (линия 5-1).

Процессы всасывания (линия 0-1) и выхлопа (линия 1-0) в термодинамике не рассматриваются, так как это механические процессы.

Характеристики цикла:

степень сжатия ; (1)

степень повышения давления при сгорании топлива

; (2)

степень предварительного расширения при р = const

. (3)

Термический кпд цикла (см. прямой цикл Карно – )

; (4)

и ; (5)

термический КПД: , если поделить числитель и знаменатель на на с_v, то получим:

. (6)

Выразим T₂, T₃, T₄, T₅ через T₁.

Рассмотрим процессы.

1-2 – процесс адиабатического сжатия:

T₂ = T₁ε ^{k – 1}. (7)

2-3 – процесс нагрева при ν = const:

;

T₃ = T₂λ;

T₃ =T₁ε ^{k – 1}λ. (8)

3-4 – процесс нагрева при р= const:

;

T₄ = T₃ρ;

T₄ = T₁ε ^{k – 1}λρ; (9)

4-5 – процесс адиабатического расширения: ,

v₅ = v₁, а v₄ = rv₂, тогда .

. (10)

Подставив в формулу (6) t₂,t₃,t₄, T₅ через t₁ из формул (7), (8), (9), (10) получим:

. (11)

из уравнения (11) видно, что η_t растет с увеличением ε и k.

Таблица 1 – Значения р₂ и T₂ при различных значениях ε

k	ε	8	9	12	13	14	15	16	17
1,30	p2	13,42	15,70	22,70	25,20	27,80	30,30	33,00	35,80
	T2	708	734	801	822	840	856	873	889
1,35	p2	14,90	17,50	25,70	28,80	31,80	34,90	38,20	41,40
	T2	795	850	901	932	956	980	1 004	1 020

Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении

в таких двигателях топливо распыляется сжатым воздухом.

если сжимать один воздух, а топливо вводить в цилиндр после сжатия, то степень сжатия может быть значительно большей. Такая схема применяется в дизель-моторах, и была предложена инженером Дизелем в 1897 г.

в цикле с подводом тепла при р = const первоначальное состояние рабочего тела в pv-координатах характеризуется точкой 1 (рисунок 2).

В течение первого хода справа налево совершается сжатие воздуха, которое происходит без теплообмена с внешней средой (линия 1-2). На участке 2-3 к рабочему телу подводится тепло q₁ таким образом, что давление при этом остается постоянным (так как увеличивается объем), что приближенно соответствует реальным условиям сгорания трудно сгораемого топлива.

Дальнейшее расширение рабочего тела (линия 3-4) происходит без теплообмена с внешней средой (по адиабате). Для приведения рабочего тела в первоначальное состояние 1, от него отводится тепло q₂ при v =const (линия 4-1).

Рисунок 2 – Цикл ДВС в pv и Ts- координатах с подводом тепла при р = const

Теоретический цикл – (1-2-3-4). процессами 0-1 (процесс всасывания) и 1- 0 (процесс выхлопа) – пренебрегают, считая, что в цилиндре находится

постоянное количество газа (механические процессы).

В рассматриваемом цикле степень повышения давления при сгорании топлива .

Основные величины этого цикла:

степень сжатия ;

степень изобарного (предварительного) расширения

(12)

Тогда подставив в уравнение (173) λ = 1 в η_t цикла с комбинированным подводом теплоты получим:

. (13)

Выводы:

термический КПД двигателя Дизеля зависит от степени предварительного расширения ρ и с увеличением r уменьшается экономичность цикла;

с увеличением степени сжатия ε увеличивается термический КПД цикла.

Таблица 2– Значения термического КПД цикла Дизеля при различных значениях и k = 1,35

	ε	10	12	14	16	18
ρ = 1,5	ηt	0,52	0,54	0,57	0,59	0,61
ρ = 2,1	ηt	0,49	0,52	0,55	0,57	0,58
ρ = 2,5	ηt	0,46	0,49	0,52	0,54	0,56

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме

Это двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые).Цикл с подводом тепла при v = const начинается от состояния рабочего тела в pv и Ts-координатах (рисунок 3), характеризующего точкой 1, сжатием рабочего тела, которое происходит при движении поршня справа налево (сверху вниз) до точки 2 этот процесс происходит без теплообмена с внешней средой, то есть по адиабате. Затем осуществляется подвод теплоты при постоянном объеме – по изохоре 2-3, что приближенно соответствует условию подвода тепла при сгорании горючей смеси в реальных двигателях, использующих легкоиспаряющееся топливо.

Рисунок 3 – изображение цикла в pν и Ts диаграммах при v = const

От состояния, характеризуемое точкой 3, начинется процесс расширения

рабочего тела при отсутствии теплообмена с окружающей средой, то есть по адиабате 3-4. Поршень при этом придет в первоначальное положение. Для того, чтобы рабочее тело пришло в первоначальное состояние, от него отводится теплота (процесс 4-1).Процессы всасывания и выхлопа в термодинамическое не рассматриваются по тем же соображениям, что и в цикле ДизеляВ рассматриваемом цикле степень предварительного расширения при сгорании топлива .Основные величины этого цикла:

· степень сжатия ;

· степень повышения давления при сгорании топлива

( ). (14)

Тогда подставив в уравнение (176) r = 1 получим:

.

. (15)

Выводы:

1. термический КПД двигателя Отто не зависит от нагрузки, так как в формулу (177) не входит степень повышения давления λ при сгорании топлива;

2. с увеличением степени сжатия ε теплота в цикле используется более совершененно, но в двигателях быстрого сгорания этому увеличению есть предел – температура самовоспламенения горючего, так как может случиться преждевременная вспышка.

При одинаковых степенях сжатия цикл Отто – экономичнее цикла Дизеля, так как ; , причем при обычных значениях ρ иk: > 1 и, следовательно, η_{t Отто} > η_{t Дизель}, так как в цикле Дизеля принимаются более высокие степени сжатия.

Таблица 3 – Значения термического КПД цикла Отто при различных значениях ε и k

ε	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	6,0	7,0	8,00	9,0	10
k
1,20	0,13	0,170	0,20	0,220	0,24	0,26	0,275	0,30	0,320	0,340	0,36	0,37
1,25	0,16	0,205	0,21	0,270	0,29	0,31	0,330	0,36	0,395	0,405	0,42	0,44
1,30	0,19	0,240	0,28	0,310	0,34	0,36	0,380	0,42	0,440	0,460	0,48	0,50
1,35	0,22	0,270	0,32	0,355	0,38	0,41	0,430	0,47	0,490	0,520	0,54	0,55
1,40	0,25	0,310	0,36	0,40	0,43	0,48	0,480	0,52	0,550	0,570	0,59	0,61

Сравнивая все три вида циклов при одинаковой степени сжатия (ε_v = ε_vp = ε_p) их термодинамические КПД находятся в следующем соотношении: η_tv > η_tvp > η_tp. Однако, учитывая то обстоятельство, что все виды циклов в реальных двигателях работают при разных степенях сжатия (ε_v = 6…10; ε_vp = 14…16), то сравнивать термодинамические КПД следует не при одинаковых степенях сжатия ε, а при одинаковых условиях их осуществления, то есть при одинаковых максимальных давлениях и температурах. В этих условиях η_{t р} > η_{t vp} > η_{t v}.

Реальные процессы ДВС

Рабочий процесс реального двигателя внутреннего сгорания принципиально отличается от теоретического цикла идеального двигателя.

Идеальный цикл – замкнутый круговой процесс, составленный из отдельных термодинамических процессов.

Рабочий цикл не замкнут – после совершения работы, в результате расширения, рабочее тело удаляется из двигателя, а на его место поступает свежая порция горючей смеси. Процессы всасывания и выхлопа рабочего тела не являются термодинамическими процессами.

в реальном двигателе рабочий процесс теплового двигателя – совокупность отдельных процессов, протекающих последовательно за два или один полный оборот коленчатого вала.

Рабочий процесс графически представляется индикаторной диаграммой, то есть линией изменения давления внутри цилиндра при перемещении поршня (рисунок 4).

Четырехтактный двигатель. Первый такт (впуска) поршень в близи к ЛМТ (точка 1^| на рисунке 40а). камера сгорания заполнена продуктами сгорания. При перемещении поршня к ПМТ (точки 6-6^|-1) распределительный механизм открывает впускные клапаны. предпоршневое пространство сообщается с выпускной системой, цилиндр заполняется свежим зарядом (воздухом или горючей смесью). Вследствие сопротивления впускной системы давление в цилиндре в конце впуска давление меньше, чем на выпуске (точка 1).

Второй такт сжатия поступившего свежего заряда (процесс 1-2) происходит при перемещении поршня к ЛМТ. Давление и температура в цилиндре при этом повышаются, при некотором перемещении поршня от ПМТ давление в цилиндре, и становится равным с давлением в точке 1^||. До этого момента впускные клапаны остаются открытыми (запаздывание закрытия клапанов) – для улучшения наполнения цилиндра свежим зарядом.

После закрытия клапанов при дальнейшем перемещении поршня к ЛМТ давление и температура при сжатии повышаются (процесс 2-3) и зависят от степени сжатия, герметичности рабочей полости, теплоотдачи в стенки, а также от значения давления и температуры в точке 1 (в начале сжатия).

Третий такт – сгорание и расширение (процессы 2-3 и 3-4), то есть при ходе поршня от ЛМТ к ПМТ. Происходит интенсивное сгорание топлива и выделение теплоты, вследствие чего давление и температура в цилиндре резко повышается с некоторым увеличением внутрицилиндрового объема. Под действием давления происходит перемещение поршня к ПМТ и расширение газов (процесс 4-5^|-5). При расширении газы совершают полезную работу, поэтому этот такт называется рабочим ходом.

Во время четвертого такта – такта выпуска осуществляется очистка цилиндра от продуктов сгорания (процесс 5-1^|-6^|-6). Поршень перемещается от ПМТ к ЛМТ и вытесняет газы через открытые выпускные клапаны, которые открываются несколько раньше, чем поршень достигнет положения ЛМТ – для улучшения выпуска продуктов сгорания.

После завершения выпуска все такты повторяются.

а – четырехтактного; б – двухтактного;

I – поршень; II – цилиндр

Рисунок 4 – Индикаторная диаграмма карбюраторного двигателя

Двухтактный двигатель. Цикл совершается (рисунок 40б) за один оборот коленчатого вала, то есть в два раза чаще, чем в четырехтактном двигателе при одинаковой частоте вращения вала. Это объясняется тем, что очистка цилиндра в нем от продуктов сгорания и заполнение его свежим зарядом происходит только при движении поршня в близи ПМТ. Очистка цилиндра осуществляется предварительно сжатым воздухом до определенного давления или горючей смесью. Предварительное сжатие происходит в специальном компрессоре или в небольших двигателях используется внутренняя полость картера (кривошипная камера) и поршень двигателя.

Первый такт соответствует ходу поршня от ЛМТ к ПМТ. В цилиндре только что произошло сгорание топлива (процесс 2-3 и 3-4) и начался процесс 4-5 расширения газов – рабочий ход. Выпускные клапаны открываются несколько раньше момента прихода поршня прихода к выпускным окнам, и продукты сгорания вытекают из цилиндра в выпускной патрубок. Давление в цилиндре резко падает (процесс 5-6). Когда давление становится примерно равным в ресивере или немного ниже его, поршень открывает впускные окна. Воздух, предварительно сжатый, поступает через впускные окна в цилиндр, вытесняя из него продукты сгорания, и вместе с ними попадает в выпускной патрубок (процесс 6-7).

Второй такт соответствует ходу поршня от ПМТ к ЛМТ (процесс 8-1-2). В начале хода поршня продолжается процесс газообмена. Его конец (точка 1) определяется моментом закрытия впускных окон и выпускных клапанов. С момента окончания процесса газообмена начинается сжатие воздуха. При движении поршня в близи ЛМТ (точка 2) в цилиндр через форсунку подается топливо. Подача заканчивается во время процесса сгорания топлива.

34. Газотурбинные установки (ГТУ). отличаются от ДВС тем, что полезная работа производится в них за счет кинетической энергии движущегося газа. ГТУ состоят из нескольких агрегатов, из которых основными являются: 1) компрессор, сжимающий воздух, направляющийся в камеру сгорания; 2) камера сгорания, в которой при p = const или при u = const происходит горение топлива, подаваемого специальным насосом; 3) газовая турбина. Газовая турбина в свою очередь состоит из вращающегося вала (называемого ротором), на который насажен ряд дисков с радиальными лопатками, и неподвижного корпуса (называемого статором), образующего сопловый аппарат.

Процесс преобразования тепловой энергии в работу на валу турбины происходит следующим образом. Продукты сгорания топлива, имеющие высокие температуру и давление, поступают из камеры сгорания в сопла турбины, в которых за счет уменьшения энтальпии увеличивается их кинетическая энергия. Затем газ, вытекая из сопел с большей скоростью, проходит через криволинейные каналы, образованные лопатками ротора турбины, в которых и совершает работу за счет своей кинетической энергии. При прохождении газа по криволинейным каналам в результате изменения направления и скорости его движения развивается давление на лопатки, создающее вращение ротора турбины. Ротор турбины приводит во вращение электрогенератор (или другой потребитель энергии). Конструктивно ГТУ выполняются так, что турбина, компрессор, эл.генератор, топливный насос и пусковой эл.двигатель обычно находятся на одном валу.

ГТУ обладают существенными преимуществами перед ДВС: 1) малым весом и малыми габаритами при большой мощности; 2) отсутствием кривошипно-шатунного механизма; 3) равномерностью хода; 4) простотой обслуживания.

При рассмотрении циклов ГТУ сделаем те же допущения, которые были сделаны в предыдущей главе при рассмотрении циклов ДВС, т.е. будем рассматривать термодинамические циклы.

14.1 Цикл гту с изобарным подводом теплотыСхема простейшей ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении изображена на рис. 14.1. Компрессор 2, приводимый в движение газовой турбиной 1, подает сжатый воздух в камеру сгорания 6, в которую через форсунку 7 впрыскивается жидкое топливо, подаваемое насосом 3, находящимся на валу турбины, из топливного бака 4. Продукты сгорания расширяются в сопловом аппарате газовой турбины и частично на лопатках ротора турбины и выбрасываются в атмосферу. Мощность, развиваемая турбиной, частично расходуется на привод компрессора и топливного насоса, а остальная часть потребляется электрогенератором 8 (или другим потребителем). Пуск установки осуществляется пусковым эл.двигателем 5.

Изобразим термодинамический цикл такой ГТУ в координатах p, u и T, s (рис. 14.2)

Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре; 2-3 - изобарный подвод теплоты q₁ в камере сгорания; 3-4 - адиабатное расширение рабочего тела в газовой турбине; 4-1 - изобарный отвод теплоты.

Работа, совершаемая в турбине 1 кг газа l_т при адиабатном расширении, будет равна разности энтальпий газа перед турбиной и после нее: l_т = h₃ - h₄. Эта работа за вычетом работы, затрачиваемой на привод компрессора l_к = h₂ - h₁, воспринимается потребителем и составляет работу цикла.

l_ц = l_т - l_к = (h₃ - h₄) - (h₂ - h₁).

С другой стороны, работу цикла можно найти как разность подведенного и отведенного тепла.

l_ц = q₁ - q₂ = (h₃ - h₂) - (h₄ - h₁).

При обоих подходах получаем один и тот же результат.

Найдем термический к.п.д. цикла: h_t = 1 - q₂/q₁.

Подведенное и отведенное тепло будет q₁ = c_p(T₃ - T₂) и q₂ = c_p(T₄ - T₁). Тогда h_t = 1 - c_p(T₄ - T₁)/c_p(T₃ - T₂).

Параметрами цикла будут:

- степень повышения давления при адиабатном сжатии в компрессоре;

- степень предварительного расширения.

Определим температуры газа в точках 2,3 и 4 через заданную температуру в точке 1.

Из адиабаты 1-2

, откуда .

Из изобары 2-3

, откуда .

Из адиабаты 3-4

, откуда .

Тогда

. (14.1)

Следовательно, h_t цикла ГТУ с подводом теплоты при p = const является прямой функцией степени повышения давления b. Однако повышение b приводит к увеличению температуры газов перед рабочими лопатками турбины. Величина этой температуры лимитируется жаропрочностью сплавов, из которых изготовлены лопатки. В настоящее время максимально допустимая температура газов перед турбиной составляет 800 - 1000 ^оС.

14.2 Цикл гту с изобарным подводом теплоты и регенерацией

Для повышения термического к.п.д. применяются различные методы. Одним из них является регенерация. Т.к. газ, прошедший через рабочие органы турбины и выбрасываемый в атмосферу, имеет более высокую температуру, чем воздух, поступающий в камеру сгорания после сжатия в компрессоре, то это дает возможность усовершенствовать работу установки путем использования теплоты уходящих газов для предварительного подогрева воздуха перед подачей его в камеру сгорания. Этот предварительный нагрев рабочего тела путем отнятия тепла от тела, уже совершившего цикл, называется регенерацией.

В этом случае средняя температура подвода тепла будет больше, а средняя температура отвода тепла будет меньше, чем в цикле без регенерации, поэтому h_t^p > h_t.

Представим схему ГТУ со сгоранием при p = const и регенерацией (рис.14.3) и цикл ГТУ с регенерацией теплоты в координатах T, s (рис. 14.4). Схема установки (рис.14.3) отличается от схемы, приведенной в п.14.1 (рис.14.1), лишь тем, что в ней дополнительно введен регенератор (теплообменник), в котором отработавшие в турбине газы отдают теплоту воздуху, сжатому в компрессоре и идущему в камеру сгорания.

Цикл ГТУ с регенерацией (рис. 14.4) состоит из следующих процессов: 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре; 2-5¢ - нагревание воздуха от продуктов сгорания в регенераторе при p = const; 5¢-3 - подвод теплоты q₁в камере сгорания при p = const; 3-4 - адиабатное расширение в газовой турбине; 4-6¢ - отвод теплоты от продуктов сгорания в регенераторе при p = const; 6¢-1 - отвод теплоты q₂ от рабочего тела при p = const.

При полной (идеальной) регенерации температура воздуха после регенератора Т₅ = Т₄ - температуре газов после турбины, а температура газов после регенератора Т₆ = Т₂ - температуре воздуха на входе в регенератор. В действительных установках вследствие ограниченных размеров теплообменников должна существовать конечная разность температур между нагреваемым воздухом и охлаждаемыми газами. Поэтому нагреваемый воздух будет иметь температуру Т_5¢, меньшую Т₅ горячих газов, а охлаждаемые газы Т_6¢ - более высокую, чем Т₆.

Полноту регенерации в действительных условиях оценивают коэффициентом s, называемым степенью регенерации:

.

Чем больше будет значение s, тем полнее в цикле осуществляется регенерация и тем в большей степени используется теплота отработавших газов.

При s = 0 установка работает без регенерации, при s = 1 - с полной (идеальной) регенерацией.

На практике s = 0,5 - 0,7.

Найдем термический к.п.д. регенеративного цикла h_t^p. Для этого вначале определим q₁ и q₂

q₁ = c_p(T₃ - T_5¢) = c_p(T₃ - T₂) - c_p(T_5¢ - T₂).

Так как Т_5¢ - Т₂ = s(Т₅ - Т₂) = s(Т₄ - Т₂), то получим

q₁ = c_p[ (T₃ - T₂) - s (T₄ - T₂) ].

q₂ = c_p(T_6¢ - T₁) = c_p(T₄ - T₁) - c_p(T₄ - T_6¢).

По смыслу тепло с_рs (Т₄ - Т₂), воспринимаемое воздухом от газов, должно быть равно теплу с_р(Т₄ - Т_6¢), отдаваемому газами воздуху, т.е.

c_p(T₄ - T_6¢) = с_рs (Т₄ - Т₂),

тогда q₂ = c_p[ (T₄ - T₁) - s (T₄ - T₂) ].

Подставим сюда значения температур Т₂; Т₃ и Т₄, найденные в п.14.2: ; ; .

Получим

.

Окончательно получим

. (14.2)

Анализ формулы (14.2) показывает, что h_t^p увеличивается с ростом b и s.

При s = 0 формула (14.2) принимает вид , т.е. получимh_t без регенерации.

При s = 1 получим .

14.3 Цикл гту с изохорным подводом теплоты

В ГТУ, работающей по этому циклу, процесс сгорания идет в замкнутом объеме камеры сгорания при u = const. Схема ГТУ со сгоранием при u = const изображена на рис. 14.5. Компрессор 1, приводимый во вращение турбиной 9, подает сжатый воздух через ресивер 2 в камеру сгорания 5 через управляемый клапан 7. Второй клапан 8 предназначен для выхода продуктов сгорания в турбину. Топливо в камеру сгорания подается насосом 4 из топливного бака 3 через форсунку 6. Впрыск топлива через форсунку осуществляется периодически. В камере сгорания при закрытых клапанах 7 и 8 происходит процесс горения топлива в постоянном объеме. При повышении давления клапан 8 открывается и продукты сгорания поступают через сопловой аппарат на лопатки турбины, где совершают работу, которая преобразуется в электроэнергию генератором 10, затем газы выводятся в атмосферу.

После выхода газов из камеры сгорания через клапан 8 он закрывается. Через клапан 7 и форсунку 6 вводятся новые порции воздуха и топлива и процесс сгорания повторяется. Ресивер 2 в этой схеме нужен для сбора сжатого воздуха в периоды, когда воздушный клапан 7 закрыт. Таким образом, работа такой ГТУ осуществляется периодически. Для равномерного вращения ротора турбины обычно одну турбину обслуживают несколько камер сгорания со сдвинутыми одна относительно другой фазами процесса сгорания. Поэтому газ на лопатки турбины поступает непрерывно.

Изобразим цикл такой ГТУ в осях p, u и T, s с теми допущениями, которые оговорены ранее (рис. 14.6).

Цикл состоит из следующих процессов: 1-2 - адиабатное сжатие воздуха в компрессоре; 2-3 - подвод теплота q₁ к газу при u = const; 3-4 - адиабатное расширение газа в турбине; 4-1 - изобарный отвод тепла q₂ от рабочего тела.

Параметры цикла:

- степень повышения давления в компрессоре;

- степень повышения давления в изохорном процессе подвода теплоты.

Найдем термический к.п.д. цикла. Для этого вначале определим температуры в узловых точках цикла через заданную температуру Т₁.

Из адиабаты 1-2

, откуда .

Из изохоры 2-3

, .

Из адиабаты 3-4

.

Откуда .

Найдем q₁ и q₂

,

.

Тогда .

Окончательно получим

. (14.3)

Анализ формулы (14.3) показывает, что h_t увеличивается с ростом b и l.

Если сравнить между собой циклы с подводом теплоты при p = const и u = const при одной и той же величине степени повышения давления в компрессоре b и одинаковом количестве отведенной теплоты q₂, то оказывается, что цикл при u = const выгоднее цикла при p = const. Несмотря на это преимущество, цикл с подводом теплоты при u = const широкого применения в практике не нашел в связи с усложнением конструкции камеры сгорания и ухудшением работы турбины в пульсирующем потоке газа.

 

35. Преимущества и недостатки газотурбинного двигателя. по сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС)