Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Ответы на билеты по теплотехнике

.pdf
Скачиваний:
115
Добавлен:
13.08.2019
Размер:
708.19 Кб
Скачать

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Конденсат проходит через дроссельный вентиль (3), на выходе из которого рабочее тело имеет давление p2 и температуру T6 , значение которой меньше, чем температура в холодильной камере. В испарителе (4) раствор испаряется за счет подвода теплоты q0 от охлаждаемого объема (5). Из испарителя пар поступает в абсорбер (6), где поглощается при температуре T3 абсорбером, поступающим из генератора через вентиль (8), отдавая теплоту абсорбции qа охлаждающей воде, проходящей через змеевик. Вследствие поглощения пара, концентрация хладагента (аммиака) в растворе повышается. Насосом (7) раствор из абсорбера (6) подается в генератор.

При идеализации работы цикла рассматриваемой установки (полная обратимость процессов, полное выпаривание хладагента из абсорбера) рабочий процесс в ней можно представить в виде совокупности прямого (1-2-3-4) и обратного (5-6-7-8) циклов Карно. Эффективность работы абсорбционной машины можно оценить тепловым коэффициентом

 

q0

 

 

 

 

 

qг .

 

 

 

 

Следовательно, чем больше отбирается удельной теплоты от охлаждаемого

объема при фиксированном количестве подведенной теплоты в генераторе,

тем выше экономичность холодильной установки. Действительный цикл аб-

сорбционной холодильной установки характеризуется необратимостью про-

цессов, что приводит к некоторому снижению теплового коэффициента аб-

сорбционной холодильной машины .

 

 

 

q1

 

Вопрос №48-49

P

 

 

 

 

q1

c

d

 

Для того, чтобы превратить теплоту в работу нужно

 

 

 

 

b

e

q2

совершить какой-то процесс (цикл).

 

 

 

a

 

Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл Са-

 

 

 

 

бате-Тринклера.

 

 

 

 

v

P

 

 

 

a b - сжатие.

q

c

 

 

 

 

 

b c d - подвод теплоты.

 

1

 

d

 

 

 

b

q2

 

 

 

d e - расширение.

 

 

a

 

 

 

 

 

e a - отвод теплоты.

 

 

 

 

v

 

 

 

 

Цикл Отто.

 

 

 

 

 

a b - сжатие.

b c - подвод теплоты. c d - расширение.

d a - отвод теплоты.

Внутренняя (внешняя) мёртвая точка, наружная мёртвая точка

крайние положения поршня.

Ход поршня – движение от внутренней мёртвой точки до наружной мёртвой точки.

61

e f
b c d

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Такт – часть рабочего процесса, приходящаяся на один ход поршня.

 

 

d

 

Двигатели внутреннего сгорания бывают следующих

ВМТ c

НМТ

видов:

 

P

b

 

e

 

1. Двухтактные двигатели внутреннего сгора-

 

 

f

a

ния.

g

 

 

 

 

 

 

2. Четырёхтактные двигатели внутреннего сго-

 

 

 

 

 

p0

h j

 

k

 

рания.

 

 

 

p0

- давление, под которым в камеру поступает за-

 

 

 

v

 

 

 

ряд.

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка a - точка закрытия впускающего клапана.

 

 

 

 

Коэффициент заполнения v - отношение действи-

 

 

 

 

тельного количества заряда по массе к теоретическо-

 

 

 

 

му количеству заряда, которое могло поступить при

данных условиях, то есть v

Gдейств 1.

 

 

 

 

 

Gтеор

Звёздочка – впрыск топлива для дизельного процесса. - процесс сгорания в дизельном двигателе.

Точка c - момент проскакивания искры между электродами свечи в карбюраторном двигателе.

Точка e - точка открытия выпускного клапана. Точка g - точка открытия впускного клапана. Точка h - точка закрытия выпускного клапана. Рабочий процесс.

Первый такт – такт всасывания h k . Во время этого такта происходит окончание выхлопа h j и наполнение камеры сгорания зарядом h k .

Второй такт – такт сжатия k b . Во время этого такта происходит конец наполнения камеры сгорания зарядом k a и сжатие заряда a b . В конце процесса сжатия заряда, его температура повышается до какой-то Tb . Для дизельных двигателей эта температура должна быть больше температуры возгорания, то есть Tb Tвозг , а для карбюраторных двигателей она должна быть меньше температуры возгорания, то есть Tи Tвозг .

Третий такт – рабочий такт b f , такт расширения. Во время этого такта происходит сгорание заряда (b c d для дизельных двигателей и c d для карбюраторных двигателей), расширение заряда b f и начинается выпуск

.

Четвёртый такт – выхлоп, такт очистки f h . Во время этого такта идёт выпуск f h и начинается наполнение камеры сгорания зарядом g h .

Первый и четвёртый такты являются процессами газообмена. Это вспомогательные такты. Вследствие отсутствия в них термодинамики, они являются вредными.

Для двухтактного двигателя:

62

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим теоретический цикл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n k b - средняя константа, представляющая собой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отклонение от адиабаты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее давление pm - давление, которое, действуя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

постоянно во время хода поршня, совершает рабо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ту, равную работе за цикл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pmVп Lt , где Vп Vа Vс - полный объём цилиндра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

Vа Vс Vс 1 , где - степень сжатия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

pvn idem

Коэффициент заполнения теоретической диаграм-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

мы действительной диаграммой .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Среднее индикаторное давление

pi pm - давление,

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

характеризующее работу в действительном цикле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

Индикаторная работа

Li piVп

- работа действи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельного цикла.

Среднее эффективное давление Pe Pi Pмех , где Pмех - давление, ушедшее на механические потери.

p мех

 

p насосные

p потери

p вспомогательные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

моторы

трения

потери

 

 

 

 

 

Эффективная работа - Le peVп .

 

Le

 

pe

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Механический коэффициент полезного действия - мех

 

 

 

 

.

L

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

i

piVп Li

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ni

 

2 p

V

п

 

z , где n - количество оборотов, i - число тактов, z - число ци-

 

 

 

i

 

 

10

3

60

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

линдров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ne

 

2 peVп n

 

z

 

 

 

 

 

 

 

103 60 i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными характеристиками для выбора двигателя внутреннего сгорания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

gi

 

 

являются:

e

,

i

,

 

, (

g

- удельный расход).

ge

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ni QHP i , Ne BQHP e

 

 

 

gi

 

 

1

 

 

QHP e

 

 

 

 

 

 

g

e

Q

 

i

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L0 - количество воздуха, теоретически необходимого для полного сгорания

топлива.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lдейств L0 , где - коэффициент избытка воздуха, 0.8 1.4 .

e

 

 

 

P0 L0

 

 

 

 

 

 

 

v S0QHP .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос №50

Газотурбинные установки. Преимущества ГТУ над поршневыми ДВС:

1.Сразу получается вращательное движение.

2.Большая единичная мощность.

63

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3. Меньшая удельная металлоёмкость.

Газовая турбина – лопаточный двигатель, преобразующий энергию потока газа, проходящего через сопловой аппарат и рабочие лопатки турбины, в ме-

ханическую работу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема газовой турбины:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1 – Направляющий аппарат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 – Рабочее колесо турбины.

 

 

 

1 2

 

3 – Рабочие лопатки.

 

 

 

 

Схема и рабочий процесс простейшей ГТУ:

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

1 – Воздушный фильтр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 – Осевой компрессор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3 – Пусковое устройство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

4 – Камера сгорания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 – Турбина.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 – Потребитель (центробежный компрессор,

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

генератор

электрической

энергии,

буровая

установка).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 – Топливный газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 – Уходящий газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

 

 

 

 

 

 

 

Степень повышения давления

 

. В осевом компрессоре 4 2.5 .

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент избытка воздуха

 

Gв

. В осевом компрессоре 3 5 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gв.н.

 

 

 

 

Температура рабочего тела составляет 700 1200 C .

 

 

Классификация ГТУ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. По термодинамическому признаку:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a. ГТУ, работающие по циклы

P

3

Гемфри

(1-2-3-4).

t

 

 

 

L

 

 

. ГТУ тако-

 

 

го

типа

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

имеют больший

коэффици-

 

2

ент полез-

 

 

 

 

 

ного действия, чем ГТУ, ра-

q 0

1

4 ботающие

 

 

 

 

 

по циклу Брайтона.

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

b. ГТУ, работающие по циклу

 

 

Брайтона

(1-2-3`-4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.По организации процесса:

a.ГТУ, работающие по открытому циклу. В ГТУ такого типа рабочее тело постоянно меняется.

b.ГТУ, работающие по закрытому циклу. В ГТУ такого типа рабочее тело не меняется.

3.По конструкции:

a.ГТУ одновальной конструкции.

64

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

 

b. ГТУ двухвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в

 

 

случае переменных режимов работы ГТУ.

 

c. ГТУ трёхвальной конструкции. Такой тип ГТУ используется в

 

 

случае переменных режимов работы ГТУ.

ГТУ, работающие по закрытому циклу.

Преимущества ГТУ, работающей по закрытому циклу: возможность ис-

пользовать низкокачественное топливо.

 

8

9

 

Схема ГТУ, работающей по закрытому циклу:

 

 

1

– Пусковое устройство (турбодетандер).

 

 

 

7

 

 

 

2

– Осевой компрессор.

 

3

 

 

 

 

 

3

– Камера сгорания, печь, тепловое устройство.

1

2

4

5

4

– Турбина.

5

– Потребитель.

 

6

 

 

 

6

– Холодильник.

 

 

 

 

 

 

 

 

7

– Трубный пучок.

8 – Вход воздуха.

9 – Вход топлива.

ГТУ двухвальной конструкции.

Преимущества ГТУ двухвальной конструкции: даёт возможность при переменном режиме работы потребителя и силовой турбины поддерживать оптимальный режим работы газогенератора.

Характеристикой таких ГТУ является величина

N компр

0,64 0,7

. Чем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

больше , тем лучше ГТУ.

 

 

Nсумм.турб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема ГТУ двухвальной конструкции:

 

 

 

 

 

5

 

 

8

 

1

– Воздушный фильтр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

2

– Осевой компрессор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

6 7

 

9

3

– Пусковое устройство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

– Камера сгорания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

– Топливный газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

6

– Турбина высокого давления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 – Турбина низкого давления.

8 – Уходящий газ.

9 – Потребитель (центробежный компрессор, генератор электрической энергии, буровая установка).

Способы повышения эффективности работы ГТУ:

1.Повышение температуры продуктов сгорания перед турбиной.

2.Повышение степени сжатия в осевом компрессоре.

3.Регенерация теплоты, уходящих газов.

4.Использование многоступенчатого сжатия воздуха с промежуточным охлаждением.

65

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

5. Многоступенчатое расширение продуктов сгорания с промежуточным

 

их подогревом.

 

Эффективный термодинамический цикл ГТУ.

T

3 z

Цикл Брайтона 1-2-3-4.

 

Реальный процесс 1 c z s , где 1 c - политропное

 

s

2 c

сжатие; c z - процесс подвода тепла при непосто-

 

 

4

янном давлении; z s - политропный процесс

1

 

расширения; s 1 - процесс отвода тепла при непо-

S

стоянном давлении.

 

Регенератор – тепловой аппарат, в котором проис-

ходит теплообмен между продуктами сгорания с воздухом, сжатом в компрессоре.

Для регенерации нужно чтобы Ts Tc .

ГТУ могут быть регенеративного и безрегенеративного типов. ГТУ регенеративного типа.

Преимущества ГТУ регенеративного типа: возможность повысить КПД, вследствие уменьшения расхода топливного газа.

Схема ГТУ регенеративного типа:

Ne , где Q - нижнее рабочее значение

e Qн. р. B н. р.

теплоты.

66