- •3. Циклы поршневых двигателй внутреннего сгорания (двс)
- •3.1. Принцип действия двс
- •3.2. Цикл со смешанным подводом тепла
- •3.4. Термодинамика идеального цикла Дизеля
- •3.5. Индивидуальное задание по термодинамическому расчету необратимых циклов поршневых двигателей
- •3.6. Указания к выполнению задания
- •3.7. Описание программы
- •3.8. Пример выполнения задания
- •4.1. Гту со сгоранием при постоянном давлении
- •4. Газотурбинные установки
- •4.2. Цикл газотурбинной установки с подводом тепла
- •4.3. Цикл газотурбинной установки со сгоранием
- •4.4. Газотурбинная установка со сгоранием при
- •4.5. Индивидуальное задание по термодинамическому
- •4.6. Указания к выполнению задания
- •4.7. Описание программы
- •4.8. Пример выполнения задания
- •0 Дж/кгДж/кгДж/кгДж/кг.
- •5. Элементы химической термодинамики
- •5.1. Закон Гесса и его следствия
- •5.2. Зависимость теплового эффекта химической
- •5.3. Задание по расчету теплового эффекта
- •5.4. Пример расчёта
- •5.5. Закон действующих масс. Константы равновесия
- •5.6. Степень завершенности реакции и состав
- •5.7. Термодинамические уравнения процесса протекания
- •5.8. Методы расчета констант равновесия
- •Метод Темкина-Шварцмана
- •5.9. Индивидуальные задания по определению
- •5.10. Примеры выполнения заданий
4.3. Цикл газотурбинной установки со сгоранием
при постоянном объеме
Газотурбинная
установка со сгоранием при
в случае, если предельные давления
одинаковы и подведенные теплоты равны,
будут иметь несколько большую эффективность
по сравнению с изобарным циклом ГТУ
полного расширения. Это связано с тем,
что при отмеченных условиях сравнения
в цикле с
по сравнению с циклом
отводимая теплота
будет несколько меньше, чем в цикле со
сгоранием при
.
Это видно из сравнения циклов,
Рис.
4.6. Сравнение циклов ГТУ с подводом
тепла при

и
![]()
,
-диаграмме
(рис. 4.6).
Так как при
;
;
;
;
.
Однако
в конструкторском отношении ГТУ с
подводом тепла при
заметно сложнее. Схема такой ГТУ показана
на рис. 4.7.
Рис.
4.7. Схема ГТУ с подводом тепла при

![]()
Одновременно в камеру сгорания 4 поступает воздух, сжатый в компрессоре 4, и топливо из бака 10 насосом 3. В камере сгорания 3 при закрытых клапанах 11, свечой зажигания 8 осуществляется воспламенение топлива. Сгорание топлива происходит при закрытых клапанах, т. е. при постоянном объеме. В конце процесса сгорания при достижении заданного давления открываются выпускные клапаны и рабочее тело – продукты сгорания в виде высокоэнтальпийного потока – поступает на лопатки соплового аппарата 5, а затем рабочего колеса, на которых энтальпия рабочего тела срабатывается, превращаясь в механическую энергию, воспринимаемую приводами. Отработавшие продукты сгорания – газы отводятся из двигателя через патрубок 7.
С
учетом сделанных в предшествующих
параграфах предположений, допуская
сжатие воздуха в компрессоре и расширение
продуктов сгорания на турбине адиабатными
идеальный цикл ГТУ со сгоранием при
может быть изображен в
,
и
,
-диаграммах
в виде квазистатических процессов
частных случаев политропы как показано
на рис. 4.8.
Рис.
4.8.
при


,
и
,
-диаграммы
цикла ГТУ со сгоранием
и адиабатным сжатием
Состояние
1:
,
,
.
Задаются характеристиками непосредственного цикла в виде степени сжатия в компрессоре:
![]()
и
степени повышения давления
в изохоре 2-3
.
Параметры рабочего тела в состоянии 2 находятся с использованием соотношений параметров в адиабатном процессе 1-2.
Запишем
уравнение адиабаты 1-2
,
откуда
.
Температуру
определим, воспользовавшись уравнением
состояния:
.
Состояние
2:
,
,
.
Найдем параметры рабочего тела в состоянии 3 через соотношения параметров в изохоре 2-3.
Состояние
3:
,
,
.
И
наконец, параметры рабочего тела в
состоянии 4. Из изобары 4-1 имеем очевидное
равенство
.
Объем можно найти из уравнения адиабаты
процесса 3-4:
.
Решим его относительно объема
:
.
Подставим
найденные выражения для параметров,
входящих в формулу расчета
:
.
Состояние
4:
,
,
.
Теплота в цикле подводится по изохоре 2-3. В предположении идеальности рабочего тела запишем:
![]()
или
после подстановки выражений для
и
получим
.
(4.20)
Теплота отводится от рабочего тела по изобаре 4-1:
.
(4.21)
Из первого начала термодинамики удельную работу за цикл определим как разность подведенной и отведенной теплоты:
![]()
или
после подстановки выражений для расчета
и
:
.
(4.22)
Термический КПД цикла:
.
(4.23)
КПД
цикла, как и в предшествующих случаях,
определяется величиной степени сжатия
в компрессоре и теплофизическими
свойствами рабочего тела. Несмотря на
некоторое преимущество цикла
в сравнении с циклом
,
газотурбинные установки со сгоранием
по изохоре получили существенно меньшее
применение по двум причинам: из-за
большой сложности в отношении конструкции
и меньшей, как правило, величиной
абсолютного эффективного КПД по сравнению
с ГТУ со сгоранием при
.
