Принципиальная схема и краткая характеристика теплового двигателя

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 p=const	0,11		2,5	2,5

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

Принципиальная схема и краткая характеристика теплового двигателя

Рисунок 1 - Принципиальная схема ГТД с подводом теплоты при p=const

Краткая характеристика газотурбинной установки:

В простейшей ГТУ со сгоранием топлива при постоянном давлении компрессор 1, приводимый в движение газовой турбиной 4, подает сжатый воздух в камеру сгорания 3, в которую через форсунку впрыскивается жидкое топливо, подаваемое насосом 2, находящимся на валу турбины. Продукты сгорания расширяются в сопловом аппарате и частично на рабочих лопатках турбины и выбрасываются в атмосферу. При сделанных допущениях термодинамический цикл ГТУ со сгоранием при р = const можно изобразить на pv- и TS -диаграммах.

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 p=const, то процессы 2-2' и 4-4' будут отсутствовать. Цикл ГТД изображен на рисунке 3.

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

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

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

2-3 – изобарный подвод теплоты, p=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 предварительного расширения РТ 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, выразим давления в характерных точках цикла через минимальное давление p₁ в начале процесса сжатия 1-2:

Тогда с учетом того, что , а , получим:

.

Уравнение состояния газа имеет вид:

Выразив из этого уравнения объем, получим:

Подставив известные значения давлений и температур в характерных точках, найдем удельные объемы:

;

;

;

.

Промежуточные точки:

м³/кг

м³/кг