Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4606 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Обнинский институт атомной энергетики НИЯУ МИФИ
Предмет:
Техническая термодинамика
Файл:

Белозеров В.И. Учебное пособие по курсу Техническая термодинамика (исправлено)

.pdf
Скачиваний:
97
Добавлен:
04.12.2020
Размер:
4.85 Mб
Скачать
☆

провождающееся перемещением пор-

P

 

 

шня слева направо при приблизитель-

 

 

 

но постоянном давлении (процесс 5-

q

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

3). По окончании сгорания топлива

 

 

 

 

 

дальнейшее расширение продуктов

 

5

 

 

 

 

сгорания (рабочий ход) происходит

2

 

 

адиабатически (процесс 3-4), после

 

 

4

чего отработавшие газы удаляются

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

из цилиндра (процесс 4-1).

 

 

 

 

 

Итак, в цикле со смешанным сго-

 

1

 

 

 

 

ранием подвод тепла q

осуществля-

v

v

v

2

 

1

 

1

 

 

 

 

 

ется вначале по изохоре (q χ), а затем

 

Ðèñ. 13.2.8

 

по изобаре (q σ).

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Отличие от двигателя Дизеля состоит в том, что он не нуждает-

ся в компрессоре высокого давления для распыления жидкого топ-

лива. Жидкое топливо, введенное в форкамеру при невысоком дав-

лении, распыляется струей сжатого воздуха, поступающего из ос-

новного цилиндра. Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием

частично сохраняет преимущества цикла Дизеля перед циклом Отто

– часть процесса сгорания осуществляется при постоянном давле-

íèè.

 

 

 

 

 

 

Определим величину термического к.п.д. цикла со смешанным

сгоранием.

 

 

 

 

 

 

В соотношении Κ

1 q2

 

 

 

 

 

t

q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2

Cv T4 T1 ,

(13.2.20)

 

 

q

q χ q χχ.

(13.2.21)

 

 

1

1

1

 

 

Очевидно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q χ

 

C

v

T T

,

 

(13.2.22)

 

 

 

 

1

 

 

 

 

5

2

 

 

 

 

 

 

q

χχ

C

P

T

T

,

 

 

(13.2.23)

 

 

1

 

 

 

3

5

 

 

 

 

следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Κ

1

 

 

 

Cv T4 T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.2.24)

t

 

Cv T5 T2

CP T3 T5

 

 

 

 

191

èëè

T4 1

Kt

1

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

T1

.

(13.2.25)

§T

·

 

 

 

 

T

 

§T

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

¨

5

1¸

k

5

¨

3

1¸

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©T2

¹

 

 

 

 

T2 ©T5

¹

 

 

 

 

 

 

Для изохоры 4-1 имеем из уравнения Менделеева–Клапейрона

 

 

 

 

 

 

T4

 

 

 

P4

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.2.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения для адиабат 1-2 и 3-4 можно записать в виде

 

 

 

 

 

Pvk

 

 

P vk ,

 

 

 

 

(13.2.27)

 

1

1

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P vk

 

 

P vk .

 

 

 

 

(13.2.28)

 

4

 

4

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почленно деля (13.2.28) на (13.2.27) и учитывая, что v

= v , ïî-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

лучаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P § v ·k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

3

¨

 

 

3

¸ .

 

 

 

 

(13.2.29)

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2 © v2 ¹

 

 

 

 

 

 

 

Степень повышения давления в изохорном процессе O

 

P5

, ñòå-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

пень предварительного расширения в изобарном процессе сгорания

Uv3 .

v5

Поскольку P = P , а v = v , то (13.2.3.10) перепишем в виде

3

5

2

5

 

 

 

 

 

 

P4

OUk .

(13.2.30)

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

С учетом этого соотношения получаем из (13.2.26)

 

 

T4

 

OUk.

(13.2.31)

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

Для изохоры 2-5 имеем

 

 

 

 

 

T5

 

 

P5

O,

(13.2.32)

T2

 

P2

 

 

 

192

а для изобары 5-3

v3 T3 Υ

(13.2.33)

v5 T5

и наконец

T1 1

T2 Ηk 1

. (13.2.34)

С учетом (13.2.31)–(13.2.33) окончательно получаем из (13.2.25)

Κ

1

ΟΥk 1

 

1

.

(13.2.35)

Ο 1 kΟ Υ 1 Ηk 1

t

 

 

 

Ïðè Υ = 1 уравнение (13.2.35) превращается в уравнение для тер-

мического к.п.д. цикла Отто, а при Ο = 1 – в уравнение для Κ цикла

t

Дизеля.

Сравнение величины Κ для цикла со смешанным сгоранием с

t

величинами Κ цикла Отто и цикла Дизеля показывает, что при оди-

t

наковых значениях степени сжатия Η

 

 

 

ΚtÄèç < ΚtCìåø.ñãîð < ΚtÎòòî ,

(13.2.36)

а при одинаковых наивысших температурах цикла (T )

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

ΚtÄèç > ΚtCìåø.ñãîð > ΚtÎòòî.

(13.2.37)

Указанные неравенства наглядно иллюстрируются TS-диаграм-

ìîé (ðèñ. 13.2.9).

 

 

 

 

 

Для перехода от идеальных тер-

T

 

 

модинамических циклов, исследо-

 

 

 

ванных выше, к реальным циклам

 

 

 

необходимо вводить внутренний от-

T2

 

4

носительный к.п.д. двигателя, вели-

4

 

 

 

 

 

чина которого определяется экспери-

2b

 

 

 

 

 

ментально при испытании двигателя:

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

Îòòî

| 0,55;

Äèç

| 0,61.

 

 

4

Κt

Κt

1

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

a

b

V

 

 

 

 

Ðèñ. 13.2.9

 

 

193

 

13.3. Циклы газотурбинных установок

Основным недостатком поршневых двигателей внутреннего сго-

рания является наличие кривошипно-шатунного механизма и махо-

вика, вызывающее неравномерность работы, что ограничивает сфе-

ру их применения.

 

 

Газовая турбина – двигатель внутреннего сгорания другого типа,

не имеющий этого недостатка.

 

В настоящее время газовые турбины применяются в авиации, в

судовых установках, на железнодорожном транспорте и т.д.

Газовые турбины подразделяются на два основных типа:

• со сгоранием при P = const;

 

• со сгоранием при V = const.

 

Принципиальная схема газотурбинной установки со сгоранием при

постоянном давлении представлена на рис. 13.3.1.

На общем валу находятся газовая турбина 1, компрессор 2, топ-

ливный насос 3 и потребитель энергии 4. Компрессор засасывает

атмосферный воздух, сжимает его до требуемого давления и направ-

ляет в камеру сгорания 5. Туда же топливным насосом подается

топливо из бака 9, которое может быть как жидким, так и газооб-

разным. В последнем случае вместо насоса применяется газовый

компрессор.

 

 

Сгорание топлива происходит в камере сгорания при P = const.

Продукты сгорания, расширившись в соплах 6 газовой турбины, по-

падают на лопатки 7 турбины, производят там работу и затем выб-

расываются в атмосферу через выпускной патрубок 8. Давление от-

работавших газов несколько превышает атмосферное. Идеализиро-

 

 

 

ванный цикл рассматриваемой газо-

 

 

 

турбинной установки изображен на

 

6

7

Pv-диаграмме рис. 13.3.2.

 

8

 

 

 

 

 

 

Определим термический к.п.д.

 

5

 

цикла газотурбинной установки со

 

 

 

сгоранием при P = const, иногда на-

3

 

 

зываемого циклом Брайтона. Счи-

 

 

 

 

2

 

таем, что рабочее тело является

 

 

4

 

 

 

 

 

 

идеальным газом с постоянной

9

1

 

теплоемкостью.

 

 

 

Рассмотрим вначале цикл газо-

 

Ðèñ. 13.3.1

 

турбинной установки со сгоранием

194

 

 

 

при P = const с изотермическим сжа-

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

тием воздуха в компрессоре. В этом

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

случае тепло от рабочего тела к хо-

 

 

 

лодному источнику будет отводиться

 

 

 

и в изобарном процессе 4-1 (площадь

 

 

 

с-4-1-b-c на рис. 13.3.3), и в изотерми-

 

 

 

ческом процессе сжатия 1-2 (площадь

 

 

 

a-2-1-b-a). При этом количество теп-

 

 

 

ла, отводимого в изобарном процессе

 

1

4

 

 

 

4-1, составляет

 

 

 

 

 

q

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

q χ

C

 

T

T ,

(13.3.1)

 

Ðèñ. 13.3.2

 

P

 

 

 

2

 

4

1

 

 

 

 

а количество тепла, отводимого в изо-

T

 

3

 

 

термическом процессе 1-2,

 

 

 

 

q χχ

RT ln P2 ,

(13.3.2)

 

const

 

 

2

1

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

const

4

таким образом,

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RT1 ln P2 .

 

 

=

 

 

q2 CP T4 T1

(13.3.3)

2

P

 

 

 

 

P1

 

 

1

 

 

Количество тепла, подводимого к рабочему телу в изобарном процессе 2-3,

a

b

c

S

Ðèñ. 13.3.3

q1 CP T3 T2 .

(13.3.4)

Подставляя значения q и q в выражение для термического к.п.д.,

1

2

получаем

 

 

 

C

P

T

T

RT ln

P2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

1

P1

 

 

Κ

1

 

 

 

 

 

.

(13.3.5)

 

 

CP T3 T2

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разделив числитель и знаменатель правой части этого уравнения на C T и учитывая, что T = T и для идеального газа

P 1

1 2

 

 

 

 

R

 

 

CP Cv

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

CP

 

 

CP

 

k

получаем

195

 

 

 

 

 

 

§T

·

 

 

k 1

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

4

1¸

 

 

 

 

 

 

 

ln

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kt

1

©T2

¹

 

 

 

 

k

 

 

 

 

P1

.

 

 

(13.3.6)

 

 

 

 

 

 

§T

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨

3

1¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©T2

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим степень предварительного расширения U

 

v3

, à

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

через E

P2

– степень повышения давления в процессе сжатия.

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В изобарном процессе 2-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T3

 

 

 

v3

 

 

 

 

U,

 

 

 

 

 

 

 

(13.3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а в адиабатном процессе 3-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ P

 

·

k 1

 

 

§ P ·

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

k

 

 

k

 

1

 

 

 

 

 

 

4

¨

 

4

¸

 

 

¨

1

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(13.3.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

 

T3

©

 

P3 ¹

©

P2 ¹

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

Подставляя (13.3.7) и (13.3.8) в (13.3.6) и учитывая, что

 

 

 

 

 

 

 

T4

 

 

 

T4

 

T3

 

 

 

U

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

T3

 

T2

 

 

 

 

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получаем выражение для термического к.п.д. газотурбинной установки со сгоранием при P = const (изотермическое сжатие воздуха)

 

 

 

k 1

§ k 1

·

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

E

¨

 

 

lnE 1¸

U

 

 

k

 

K

1

 

 

©

¹

 

.

(13.3.9)

 

 

 

k 1

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

E k U 1

Из уравнения (13.3.9) можно найти максимальный K для каждо-

t

го значения степени предварительного расширения U. Возьмем для

этого первую производную от K по степени увеличения давления E

t

при P = const. После соответствующих преобразований получим

196

§ wKt

·

U

§ k 1·

¨

 

¸

 

¨

 

¸E

wE

U 1

k

©

¹Υ

©

¹

12k

k

 

1

§ k 1·1

 

 

 

¨

 

¸

 

.

 

 

k

 

 

1 U©

¹E

Приравнивая это выражение к нулю, получаем условие максимального термического к.п.д.

k

 

E Uk 1 .

(13.3.10)

Заменяя в соотношении (13.3.9) E по уравнению (13.3.10), полу-

чаем уравнение для максимального значения K при данном значе-

t

íèè U

ìàêñ

 

ln U

 

Kt

1

 

.

(13.3.11)

 

 

 

U 1

 

Линия максимальных значений K на рис. 13.3.4 нанесена пунктиром.

t

Рассмотрим теперь цикл газотурбинной установки со сгоранием при P = const для случая адиабатного сжатия воздуха в компрессоре. Этот цикл на TS-диаграмме изображен на рис. 13.3.5.

В данном случае

 

 

q1

CP T3 T2 ,

 

 

 

q2

CP T4 T1 ,

 

отсюда

 

 

 

 

 

 

K

1 CP T4 T1

(13.3.12)

 

t

 

CP T3 T2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Κ

Κ max

 

 

 

 

t

T

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0,6

 

 

 

 

 

0,5

20

2

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

0,2

Ε= 2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0,1

 

 

 

 

 

0

Υ

a

b

 

S

1 2 3 4 5 6 7 8

 

Ðèñ. 13.3.5

 

 

 

Ðèñ. 13.3.4

197

èëè

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T4

 

1

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

1

T1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

T3

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для адиабатного процесса 1-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ P ·

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

k

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

¨

1

 

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

T2

©

 

P2 ¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

с другой стороны, т.к. P = P и P = P , то

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ P

 

 

·

k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

k

 

 

 

1

 

 

 

 

 

4

 

¨

 

1

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

T3

©

 

P2 ¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

 

T4

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

T3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kt

 

 

1

T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

èëè

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

1

 

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k 1

 

 

E k

(13.3.13)

(13.3.14)

(13.3.15)

(13.3.16)

(13.3.17)

Сравнение эффективности циклов для случаев изотермического и адиабатного сжатия, проводимое при условии равенства в обоих

циклах подводимой теплоты q , максимальных давлений P и мак-

1 3

симальных температур T цикла, показывает, что термический к.п.д.

3

цикла с адиабатным сжатием превышает к.п.д. цикла с изотерми- ческим сжатием:

Ktàä > Ktèçîò.

(13.3.18)

198

Термический к.п.д. газотурбинной

 

 

 

 

установки со сгоранием при P = const

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

может быть увеличен за счет приме-

 

 

 

 

нения регенерации тепла.

 

 

 

 

 

Схема газотурбинной установки со

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

сгоранием при P = const и с регенера-

 

 

 

 

цией тепла представлена на рис. 13.3.6.

 

 

 

 

Отличие газотурбинной установки с

 

 

 

 

регенерацией тепла от установки без

 

 

 

 

регенерации состоит в том, что сжатый

 

Ðèñ. 13.3.6

 

воздух поступает из компрессора 1 не

 

 

 

 

сразу в камеру сгорания 2, а предварительно проходит через воздуш-

ный регенератор – теплообменник 3, в котором он подогревается за

счет тепла отработавших газов. Газы, выходящие из турбины, пе-

ред выбросом их в атмосферу проходят через воздушный регенера-

тор, где они охлаждаются, подогревая сжатый воздух, т.е. опреде-

ленная часть тепла, ранее уносившаяся отработавшими газами в ат-

мосферу, используется для подогрева воздуха, поступающего в ка-

меру сгорания.

 

 

 

 

 

Изобразим на Pv-диаграмме цикл газотурбинной установки со сго-

ранием при P = const и с регенерацией тепла (рис. 13.3.7).

 

 

Рассматриваемый цикл состоит из процесса сжатия воздуха в

компрессоре 1-2, который может быть как изотермическим, так и

адиабатным, изобарного процесса 2-3 (подогрев воздуха в регене-

раторе), изобарного процесса 3-4 (подвод тепла в камере сгорания

за счет сгорания топлива), адиабатного расширения газов в турбине

4-5, изобарного охлаждения выхлоп-

 

 

 

 

ных газов в регенераторе 5-6, изобар-

 

 

 

 

ного процесса 6-1.

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полнота

регенерации тепла

 

 

 

 

 

 

2

3

4

 

 

обычно определяется степенью ре-

 

 

 

 

генерации

 

 

 

 

 

 

ς

T3 T2 ,

(13.3.19)

 

 

 

 

 

T5 T2

 

 

 

 

 

т.е. отношением тепла, которое было

 

 

 

 

фактически использовано в процес-

 

1

6

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

се регенерации (процесс 2-3), к рас-

 

 

 

 

полагаемому теплу, соответствую-

 

Ðèñ. 13.3.7

 

 

 

 

 

199

щему возможному перепаду температур от T до T .

5 2

Количество тепла, воспринятого сжатым воздухом в регенераторе, должно быть равно количеству тепла, отдаваемому в нем отра-

ботавшими газами, т.е.

 

 

CP T3 T2

CP T5 T6

(13.3.20)

èëè

 

 

T3 T2

T5 T6 .

(13.3.21)

Условимся обозначать отношение температуры воздуха в конце

подогрева его в регенераторе T к температуре его перед регенера-

3

тором T через ϑ T3 .

2T2

Âпредельном случае при полной регенерации тепла очевидно, что

температура T = T и степень регенерации ς = 1. Этому случаю

35

соответствует и предельное значение

ϑìàêñ

T3

 

T5

.

(13.3.22)

T2

 

 

 

T2

 

Рассмотрим теперь цикл газотурбинной установки со сгоранием при P = const, с регенерацией тепла и с изотермическим сжатием воз-

духа. Такой цикл изображен на TS-диаграмме рис. 13.3.8.

При наличии регенерации тепло, отводимое на участке 5-6 изо-

бары P = const, подводится на участке 2-3 изобары P = const к

1 2

рабочему телу (следовательно, на TS-диаграмме рис. 13.3.8 площадь

c-6-5-d-c равна площади a-2-3-b-a); этот процесс символически по-

казан стрелкой на рис. 13.3.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подводимое тепло в этом цикле

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

q1

CP T4

T3 ,

(13.3.23)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отводимое тепло

 

 

 

 

 

 

 

P = const

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

q

 

RT ln

P2

C

 

T

T

. (13.3.24)

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

1

P1

6

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Количество тепла, отводимого с

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отработавшими газами, можно опре-

 

a

b

c

d S

 

делить следующим образом, имея в

 

 

 

 

 

 

 

 

виду уравнение (13.3.20):

Ðèñ. 13.3.8

200

Соседние файлы в предмете Техническая термодинамика
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности