Весна 16 курс 3 ОрТОР / Теория АД / Термодинамика и теплопередача Никифоров А.И.-1

201

Проверьте, как вы усвоили материал

1.При каких допущениях производится переход от реальных циклов к идеальным?

2.С какой целью исследуются циклы тепловых двигателей?

3.Назовите основные элементы ГТД. Какие термодинамические процессы в них протекают при работе ГТД?

4.Из каких термодинамических процессов состоит идеальный цикл ГТД?

5.Изобразите цикл ГТД в рабочей «p–υ» диаграмме и покажите площади, эквивалентные:

а) работе сжатия в адиабатном процессе;

б) работе расширения в изобарном процессе;

в) работе расширения в адиабатном процессе;

г) полезной работе цикла.

6.Изобразите цикл ГТД в тепловой «T–s» диаграмме и покажите площади, эквивалентные:

а) подведенному к рабочему телу тепла в цикле;

б) отведенному от рабочего тела тепла в цикле;

в) величине тепла, преобразованной в полезную работу цикла.

7.Назовите основные параметры, определяющие работу цикла, и термический КПД цикла.

8.Проанализируйте зависимость работы цикла от степени повышения давления при постоянном значении степени подогрева.

9.Назовите циклы, которые реализуются в реактивных двигателях и газотурбинных установках.

10.Назовите циклы поршневых двигателей, реализуемых в современной технике.

11.Сравните циклы Отто и Дизеля. Назовите достоинства и недостатки каждого цикла.

12.Назовите основной фактор увеличения термического КПД цикла двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при постоянном объеме.

13.В чем заключаются преимущества газотурбинного двигателя перед поршневым двигателем внутреннего сгорания?

202

Заключение

Вы познакомились с основами удивительной науки — термодинамики.

Термодинамика — наука, методы которой применяются практически во всех разделах физики, а также в большей части других наук, как естественно-

математических, так и гуманитарных.

Физик, мечтающий, например, овладеть неисчерпаемым источником энергии — осуществить термоядерную реакцию, прежде чем начать рассчитывать свою сложнейшую установку, спрашивает у термодинамики,

возможен ли задуманный им новый физический процесс в области плазменных превращений, и, только получив утвердительный ответ, предпринимает долгий и трудный поиск. Ученый уверен, что, несмотря на большие трудности, его работа может увенчаться успехом.

Если химик старается найти пути, которые привели бы его к получению нового, не существующего в природе вещества, обладающего замечательными свойствами, очень нужными людям, то он тоже прежде всего обратится за советом к термодинамике: можно ли вообще осуществить задуманную им новую реакцию, с помощью которой он рассчитывает получить такое вещество? Если термодинамика даст отрицательный ответ, химик и пытаться не будет осуществлять эту реакцию. Работа в этом направлении не будет успешной.

Термодинамика, например, научила химиков, как использовать неисчерпаемые в воздушном бассейне земного шара запасы азота. Во всех странах мира работают теперь гигантские азотнотуковые химические комбинаты, которые извлекают азот из воздуха и превращают его в удобрения,

повышающие урожаи.

Термодинамика помогла найти решение проблемы синтеза искусственных алмазов. То, что в природе создавалось в течение миллионов лет в далекие геологические эпохи, теперь создается в сверхпрочных аппаратах под

203

давлением порядка 107 Па при температуре в 2000 °С. Условия реакции,

температуру и давление указала ученым термодинамика.

Биологу термодинамика помогает разобраться в бесконечной сложности жизненных процессов, протекающих в живой клетке.

Синоптик, предсказывающий погоду, следящий за движением циклонов, за зарождением ураганов и бурь в океане и в воздухе, использует в своей работе строгие законы термодинамики.

Астрофизик наших дней начинает неплохо разбираться в еще совсем недавно казавшихся совершенно недоступными пониманию явлениях,

происходящих в недрах далеких миров, внутри звезд, отстоящих от нас на сотни и тысячи световых лет. Теперь ученые знают глубины Вселенной даже лучше, чем недра земного шара, которые находятся всего в каких-нибудь десятках километров под нашими ногами. В этом ученым тоже помогла термодинамика.

Инженер, задумавший построить новый двигатель, прежде всего подсчитает с помощью термодинамики, какой может быть его эффективность и будет ли он более выгодным, чем существующие. От ответа термодинамики будет зависеть его решение — стоит ли над новой машиной работать.

Законы термодинамики незыблемы и всеобщи, они лежат в основе всех отраслей знания, изучающих все, что существует и развивается в окружающем нас мире.

204

Литература

Основная

1.Мухачев Г. А., Щукин В. К. Термодинамика и теплопередача. М.,1991.

2.Кулагин В. В. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник. 2-е изд. Кн. 1. Основы теории ГТД рабочий процесс и термогазодинамический анализ. Кн. 2. Совместная работа узлов выполненного двигателя и его характеристики. М., 2003.

3.Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.

Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.417-2002 / Межгосудаственый совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, 2002.

4. Исаев С. И., Миронов Б. М., Никитин В. М., Хвостов В. И. Основы термодинамики,

газовой динамики и теплопередачи. М., 1968.

Дополнительная

1. Егер С. М., Матвеенко А. М., Шаталов И. А. Основы авиационной техники. М., 2003. 2. Григорьев В. А., Пономарев Б. А. Вертолетные газотурбинные двигатели. М., 2007.

3. Орлов В. А., Никифоров Г. Г. Равновесная и неравновесная термодинамика / БИНОМ.

Лаборатория знаний. М., 2005.

4. Газодинамика. Буквенные обозначения основных величин. ГОСТ 23199-78. – М.:

Издательство стандартов, 1979.

5. Шулекин В. Т. Основы теории и конструирования авиационных двигателей: Конспект лекций / МГТУ ГА. М., 1994.

6. Казанджан П. К., Тихонов Н. Д. Теория авиационных двигателей. Теория лопаточных машин. М., 1995.

7. Нечаев Ю. Н. Теория авиационных двигателей / ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского. М.,

1990.

8. Скубачевский Г. С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М., 1991.

9. Каулис А. Н. Термодинамика и теория авиационных двигателей. М., 1985.

10. Мелик-Пашаев Н. И., Кобельков В. Н., Воротников Б. А., Березин Г. В. Техническая термодинамика и теплопередача / ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского. М., 1983.

11. Максимов Н. А., Секистов В. А. Двигатели самолетов и вертолетов. М., 1977.

205

12. Литвинов Ю. А., Боровин В. О. Характеристики и эксплуатационные свойства авационных турбореактивных двигателей. М., 1979.

13. Алексеев Г. Н. Энергия и энтропия. М., 1978.

14. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндхин А. Е. Техническая термодинамика. М., 1979.

15. Дорофеев В. Л., Маслов В.Т. и др. Термодинамический расчет газотурбинных силовых установок. М., 1973.

16. Базаров И. П. Термодинамика. М., 1976.

17. Бродянский В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М., 1973.

18. Вукалович М. П., Новиков И. И. Техническая термодинамика. М., 1968.

Сравнение температурных шкал

207

Приложение П. 2

Международная стандартная атмосфера (МСА) ГОСТ 4401–81 (фрагмент)

208

Приложение П. 3

Теплофизические величины

(Это полезно знать для решения задач)

Соблюдайте ГОСТ 8.417 – 2002

209

Редактор и корректор Т.В. Собко Технический редактор Е.А Балясникова

Подписано к печати 18.07.2014. Формат бумаги 60x90 1/16.

Тираж 500. Уч.-изд.л. 13,05. Усл.печ.л.13,05. С 47. Заказ 499. Тип. СПбГУ ГА. 196210. С.-Петербург, ул. Пилотов, дом 38.