Контрольные вопросы:

1. Какие три термодинамических цикла ДВС существуют?

2. Какие процессы происходят в цикле ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме?

3. Какие процессы происходят в цикле ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении?

4. Какие процессы происходят в цикле ДВС со смешанным подводом теплоты?

5. Что такое степень сжатия?

6. Что такое степень повышения давления?

7. Что такое степень предварительного расширения?

8. Как можно увеличить (уменьшить) термический кпд в цикле ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме?

9. Как можно увеличить (уменьшить) термический кпд ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении?

10. Как можно увеличить (уменьшить) термический кпд в цикле ДВС со смешанным подводом теплоты?

Задача №2

Цикл газотурбинной установки.

Расcчитать идеальный цикл газотурбинной установки, являющейся теоретической основой рабочего процесса современных газовых турбин.

В расчете принять, что цикл осуществляется одним килограммом воздуха, как идеальным газом.

На основании приведенных ниже формул рассчитать:

1. параметры рабочего тела в узловых точках;

2. количество подведенного, отведенного и полезного используемого тепла;

3.термический коэффициент полезного действия цикла.

Графическая часть задания должна содержать:

1.рабочий процесс установки, работающей по заданному циклу (индикаторные диаграммы), в масштабе в P-V и T-S координатах;

2.принципиальную тепловую схему газотурбинной установки, работающей по данному циклу.

Исходные данные для расчетов принимаются по таблице 2, в соответствии с номером варианта.

1 Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при P = const.

Рисунок 4 - Принципиальная схема ГТУ при P = const.

Принцип действия: в камеру сгорания 1 через форсунки 6 и 7 непрерывно поступают воздух из турбокомпрессора 4 и топливо из топливного насоса 5. Из камеры продукты сгорания направляются в комбинированные сопла 2, в которых рабочее тело расширяется до давления, близкого к атмосферному. Из сопл продукты сгорания поступают на лопатки газовой турбины 3, а затем выбрасываются в атмосферу через выхлопной патрубок.

Диаграммы Р – V и Т – S ГТУ с подводом теплоты при P = const

Рисунок 5 - Диаграммы Р – V и Т – S ГТУ с подводом теплоты при V = const

Процессы: 1-2 адиабатное сжатие воздуха; 2-3 подвод теплоты при P = const; 3-4 адиабатное расширение; 4-1 отвод теплоты в атмосферу.

Характеристики цикла:

β – степень сжатия:

ρ– степень повышения давления ;

подведенная теплота: q₁ = C_р (T₃ – T₂);

отведенная теплота: q₂ = C_р (T₄ – T₁);

термический кпд цикла: ;

вывод: с увеличением β увеличивается и η_t.

1 Параметры состояния в каждой точке

(57)

(58)

(59)

q₁=C_p*(T₃-T₂) (60)

q₂=C_p*(T₄-T₁) (61)

(62)

2 теплота подведенная, отведенная и полезно используемая:

q₁=C_р*(T₃-T₂) (63)

q₂=C_p*(T₄-T₁) (64)

q = q₁ – q₂

3 термический кпд цикла:

(65)

(66)

4 изменение энтропии процессов:

(67)

(68)

Далее выполняем проверку и по полученным значениям строим диаграммы в масштабе.

2 Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при V = const.

Рисунок 6 - Принципиальная схема ГТУ при V = const.

Принцип действия (рисунок 6): сжатый в турбокомпрессоре 6 воздух поступает из ресивера (сосуда большой вместимости для выравнивания давления) 7 через воздушный клапан 8 в камеру сгорания 1. Сюда же топливным насосом 5 через топливный клапан 9 подается жидкое топливо. Продукты сгорания, пройдя через сопловой клапан 2, расширяются в сопле 3 и приводят во вращение ротор газовой турбины 4. Для осуществления периодического процесса горения необходимо управляемые клапаны 8 и 9 в определенные периоды времени. Процесс горения производится при закрытых клапанах 2 и 8. Воспламенение топлива происходит от электрической искры. После сгорания топлива давление в камере 1 повышается, открывается сопловой клапан 2 и продукты горения направляются в сопло 3, где и расширяются до конечного давления.

Рисунок 7 - Диаграммы Р – V и Т – S ГТУ с подводом теплоты при V = const.

Процессы: 1-2 адиабатное сжатие воздуха; 2-3 подвод теплоты при V = const; 3-4 адиабатное расширение; 4-1 отвод теплоты в атмосферу.