Тема: сравнительный анализ циклов двс

Проводится с использованием TS диаграмм для следующих условий:

1) Для одинаковых степеней сжатия ( );

2) Для одинаковых максимальных температур рабочего тела в конце подвода теплоты ( ).

Считаем, что начальная температура рабочего тела, а также условия отвода теплоты одинаковы для сравниваемых циклов.

1-2-3-4 – цикл Отто

1-2- -4 – цикл Дизеля

КПД эквивалентного цикла Карно определяется:

В реальных условиях степень сжатия для цикла Дизеля больше чем для цикла Отто, поэтому циклы целесообразно сравнивать при одинаковых температурах , значение которых определяется жаростойкостью материалов, из которых изготавливается двигатель.

Тема: газотурбинные установки (гту)

Рассмотренные ранее двигатели внутреннего сгорания обладают некоторыми существенными недостатками, а именно:

1) наличие кривошипно-шатунного механизма не позволяет создать двигатель малых габаритов и большой мощности;

2) в двигателях внутреннего сгорания не происходит полного расширения продуктов сгорания, т. е. до давления окружающей среды внутри рабочего цилиндра и поэтому потенциальная энергия рабочего тела не может быть полностью использована.

От этих недостатков свободны ГТУ, представляющие собой тепловые машины, в которых химическая энергия топлива сначала преобразуется в кинетическую энергию потока, которая затем превращается в механическую энергию вращательного движения рабочего колеса турбины.

Основным сдерживающим фактором в распространении ГТУ является высокая стоимость материалов используемых для изготовления сопл и рабочих лопаток турбины.

Рисунок 1

1 – бак с топливом;

2 – топливный насос;

3 – камера сгорания;

4 – воздушный компрессор;

5 – турбина;

6 – электрический генератор.

Существуют ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении и ГТУ с подводом теплоты при постоянном объеме. Рассмотрим схему, принцип действия и термодинамический цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты (рис. 1):

Топливо с помощью топливного насоса и сжатый компрессором воздух, поступают в камеру сгорания, где в результате процесса горения образуются высокотемпературные продукты сгорания. Продукты сгорания далее поступают в каналы специальной формы, называемой соплами, в которых потенциальная энергия продуктов сгорания преобразуются в кинетическую энергию сверхзвукового потока. На рабочих лопатках турбины кинетическая энергия потока преобразуется в механическую энергию вращательного движения. Термодинамический цикл данной установки (или цикл Брайтона) имеет следующий вид:

1–2 – адиабатное сжатие воздуха в компрессоре;

2–3 – изобарный подвод теплоты к рабочему телу (в камере сгорания);

3–4 – адиабатное расширение рабочего тела в соплах и на рабочих лопатках турбины;

4–1 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду (процесс протекает за пределами установок).

Основной характеристикой цикла является величина р₂ / р₁, которая называется степенью повышения давления воздуха в компрессоре.

КПД этой установки: