РГР / РГР 1

СОДЕРЖАНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Таблица 1 – Вариант задания расчетно-графической работы

Наименование цикла тепловой машины	Начальные параметры рабочего тела
	p1, МПа	t1, ºC
ГТД с подводом теплоты при v=const	0,1	25	7,5	2,5

Рабочее тело – смесь газов (продуктов сгорания), для которой , , и

1 Принципиальная схема и краткая характеристика теплового двигателя

Рисунок 1 – Принципиальная схема ГТД с подводом теплоты при V=const

Компрессор К, расположенный на одном валу с газовой турбиной Т, всасывает воздух из атмосферы и сжимает его до заданного давления. Сжатый в компрессоре воздух поступает в камеру сгорания КС; туда же топливным насосом ТН подаётся жидкое топливо. Сгорание происходит при постоянном объёме (при закрытых клапанах). Воспламенение горючей смеси обычно производится от электрической свечи ЭС. Продукты сгорания проходят через выпускной клапан камеры, поступают в сопла С, где адиабатно расширяются. Далее газы с большой скоростью поступают на рабочие лопатки Л турбины и приводят во вращение её ротор. Отработавшие газы через выпускной патрубок П выпускаются в атмосферу.

2 Изображение цикла в координатах p-V и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла

Обобщенный цикл газовых двигателей в системах координат p-V и T-s показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Обобщенный цикл газовых двигателей

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в цилиндре ДВС или в компрессоре ГТД), ;

2-2' – изохорный подвод теплоты, V=const;

2'-3 – изобарный подвод теплоты, p=const;

3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в цилиндре ДВС или в каналах проточной части турбины), ;

4-4' – изохорный отвод теплоты (в ДВС), V=const;

4'-1 – изобарный отвод теплоты (в турбинах и реактивных двигателях), p=const.

Т.к. по условию на расчетно-графическую работу, наименование цикла тепловой машины – ГТД с подводом теплоты при v=const, то процессы 2'-3 и 4-4' будут отсутствовать. Цикл ГТД изображен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Цикл ГТД с подводом теплоты при v=const

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в компрессоре ГТД), ;

2-3 – изохорный подвод теплоты, v=const;

3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в каналах проточной части турбины), ;

4-1 – изобарный отвод теплоты (в турбинах и реактивных двигателях), p=const.

Обозначим некоторые характеристические параметры цикла:

- степень сжатия в процессе 1-2;

- степень повышения давления при сжатии, ;

- степень повышения давления при подводе теплоты q₁;

- степень расширения РТ в процессе 3-4;

Рассмотрим последовательно процессы цикла и используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, выразим температуры в характерных точках цикла через минимальную температуру T₁ в начале процесса сжатия 1-2:

;

;

.

Подставим значение известной температуры T₁, и с учетом того, что вычислим значения температур в характерных точках:

;

;

;

;

.

Рассмотрим последовательно процессы цикла и, используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, определим давления и удельные объёмы в характерных точках цикла :

Тогда с учетом того, что , а получим:

.

Уравнение состояния газа имеет вид:

;

Выразив из этого уравнения объем, получим:

;

;

;

;

;

;

.

3 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы

Определим количество подводимой и отводимой теплоты при условии постоянной теплоемкости РТ в процессе v=const (с_v):

;

.

Определим изменение внутренней энергии в процессах цикла:

Δu_1-2 =;

Δu_2-3 =;

Δu_3-4 = ;

Δu_4-1= .

Определим изменение энтропии в процессах цикла:

Δs_1-2=0;

Δs_2-3=;

Δs_3-4=0;

Δs_4-1=;

Определение полезной работы:

.

4 Определение коэффициента А и термического КПД цикла

Определим коэффициент А:

;

; ;

Тогда имеем:

.

Определим термический КПД для ГТД с подводом тепла q₁ при v=const:

;

Подставив значения, получим:

;

С другой стороны:

.

Сравним это значение с полученным ранее значением. Видим, что они практически совпадают.

5 Построение цикла в масштабе в системах координат p-V и T-s

Для построения графиков определим энтропию в точке 1:

;

Определим промежуточные точки адиабатных процессов,

вычислив величины удельных объёмов по формуле:

;

ЛИТЕРАТУРА

1. Расчетно-графические работы по теплотехнике (Методические указания для студентов вузов железнодорожного транспорта). Часть 1, под общей редакцией д.т.н. В.В. Харитонова: Гомель – 1986;

2. Теплотехника. Под редакцией А.П. Баскакова: Москва–1982;

3. О.М. Рабинович. Сборник задач по технической термодинамике: Москва–1973.