Расчет двигателя термодинамически

Фау-2 27. 47, 49, 90, 110, ИЗ, 224, 281, 289, 393, 395. 397. 427 Ракета-носитель 15 Рама двигателя силовая 49 Раскрутка роторов гироскопов 93 Распределение слабых волн в дозвуковом (сверхзвуковом) потоке, в неподвижной среде 264 Расчет двигателя термодинамический 213 [c.491]

В первую очередь выполняют тепловой расчет двигателя для определения его основных размеров, термодинамических параметров и предполагаемой экономичности, а также выявления внешней скоростной характеристики двигателя и усилий, действующих на его основные детали. Полученные величины сравниваются с аналогичными величинами современных, хорошо зарекомендовавших себя двигателей. [c.36]

Если газ участвует в необратимом процессе, то внешняя система всегда получает меньше работы, чем работа расширения газа в этом процессе. Чем больше отклоняется необратимый процесс от обратимого (большая разность давлений или температур газа и внешней системы и др.), тем меньшая часть работы газа идет на работу внешней системы и больше тратится на необратимые потерн (трение, удары и т. д.). Строго говоря, необратимые процессы нельзя изобразить в виде кривых процесса, так как само уравнение состояния pv=RT нельзя применить для неравновесных состояний однако практика показала, что в тепловых расчетах двигателей можно пренебречь неравновесностью состояний без грубых погрешностей и, принимая в качестве давления и температуры газа некоторые средние величины по объему, рассчитывать по ним термодинамические процессы. [c.113]

В тепловых расчетах двигателей большую роль играют получаемые опытным путем величины, уточняющие результаты термодинамических исследований. Так, при расчетах обычно задаются 126 [c.126]

Поэтому тепловой расчет двигателя производится методом, который носит название суммарного описания процесса сгорания топлива в двигателе он основан на термодинамических соотношениях, уточняемых при расчете введением ряда экспериментальных коэффициентов. [c.148]

Главы обоих книг учебника имеют общую нумерацию. Первая книга содержит десять глав, в которых излагаются общие сведения о ракетных двигателях термодинамические и газодинамические основы рабочего процесса в камере ЖРД тяга характеристика ЖРД и топлива ЖРД основы расчетов термохимических свойств топлив дается расчет сгорания и истечения газов описываются процессы в камере ЖРД неустойчивость рабочего процесса, а также сопла ЖРД. [c.3]

Преобразование химической энергии в тепловую, а затем в кинетическую представляет собой довольно сложный процесс. Он нуждается в оптимизации и в достоверных числовых оценках, что и составляет предмет того поиска, который обобщенно именуется термодинамическим расчетом двигателя. [c.213]

При термодинамическом расчете двигателя химический состав и теплоты образования топливных компонентов и продуктов предполагаются заданными. Заданным считается и давление в камере. Необходимо определить количество выделившегося при горении тепла, а оно связано с составом образующихся газов. Следовательно, первым этапом термодинамического расчета является определение условий равновесного состояния в камере сгорания, для чего необходимо прежде всего представить качественную картину возникающих реакций. [c.214]

Таким образом, термодинамический или тепловой расчет двигателя рассматривает по существу квазистатическую задачу. Анализируется совокупная последовательность равновесных состояний, хотя по существу, конечно, все то, что происходит в камере, — единый процесс, протекающий во времени, — процесс, для которого характерно изменение скорости потока и запаздывание химических реакций (пусть, незначительное, — но запаздывание) по отношению к изменяющимся параметрам газовой смеси. Но для того, чтобы решать такие задачи в полной динамической постановке, потребовалось бы, конечно, поднять теорию и технику термодинамического расчета на более высокий уровень. Таким образом, все сказанное о важности теплового расчета, оставаясь бесспорно верным, все же сохраняет в себе признаки очевидного отставания от желаемого совершенства. [c.217]

Турбомашины, и особенно компрессоры, обеспечивают номинальные параметры практически лишь в одной расчетной точке. В турбинах в связи с конфузорным течением потока в каналах к. п. д. достаточно устойчив и оказывается возможным составить, хотя и приближенную, аналитическую связь между расходом и параметрами рабочего тела. В компрессорах диффузор-ный характер течения обусловливает значительно большую нестабильность всех характеристик. Более того, в определенной области нагрузок работа компрессора становится неустойчивой—возникает так называемый помпаж — колебания давления и скорости потока, запирание компрессора и выброс воздуха во всасывающий патрубок. Поле характеристик компрессора обычно представляется в виде универсальной диаграммы (рис. 219), получаемой экспериментальным путем. Термодинамический и газодинамический расчеты двигателя увязывают между собой номинальные параметры турбомашин, что на характеристике изображается точкой Л. Несколько сложнее определение и изображение переменных режимов и переходных процессов. [c.367]

Это выражение очень часто используется в расчетах, так как огромное количество процессов подвода теплоты в теплоэнергетике (в паровых котлах, камерах сгорания газовых турбин и реактивных двигателей, теплообменных аппаратах), а также целый ряд процессов химической технологии и многих других осуществляется при постоянном давлении. Кстати, по этой причине в таблицах термодинамических свойств обычно приводятся значения энтальпии, а не внутренней энергии. [c.18]

При проектировании поршневых двигателей, паровых машин или двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров термодинамическими расчетами определяют диаметр поршня и ход [c.162]

Основными рабочими телами современной энергетики являются водяной пар и воздух. Вода и водяной пар используются в ТЭС и АЭС, воздух — в газотурбинных установках (ГТУ) и двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Воздух при тех параметрах, которые имеют место в ГТУ и ДВС, можно считать идеальным газом воду и водяной пар, очевидно, считать идеальным газом нельзя. Поэтому методика расчета термодинамических свойств воздуха и водяного пара различна. [c.243]

Следует отметить, что во многих практически важных случаях, например при термодинамическом анализе циклов тепловых двигателей, интерес представляет изменение энтропии, а не абсолютная величина ее, благодаря чему численное значение постоянной 5о оказывается несущественным. Поэтому часто значение So выбирают произвольным образом, исходя из соображений практического удобства. В частности, значение энтропии жидкой воды, имеющей температуру тройной точки под давлением насыщенных паров ее принимают обычно равным нулю для газов в идеальном состоянии отсчет энтропии производят от 0 С или от 0°К. Наоборот, для расчета процессов, сопровождающихся изменением массы исходных веществ и образованием из них новых, характеризующихся вообще другим абсолютным значением энтропии (например, в случае химических реакций), необходимо знать точную величину So. [c.79]

В любом двигателе внутреннего сгорания углеводородные топлива — бензин, нефть, спирт, керосин, угольная пыль — сгорают сразу, т. е. окисляются кислородом воздуха до предела и превращаются в воду и углекислый газ. Это привычный, естественный, издревле общепринятый способ. Однако он не единственный. Разве нельзя сжигать топливо ступенчатым образом Например, превращать уголь сперва в угарный газ — окись углерода, потом, в свою очередь, сжигая ее, получать углекислый газ. А в промежутках нагревать и охлаждать, сжимать и расширять продукты реакций, — словом, осуществлять весьма необычные и экзотические термодинамические циклы. На первый взгляд, это совершенно бессмысленно. Сумма всех частей ведь всегда будет равна целому. Как ни сжигай топливо — сразу или по частям, его общая калорийность не должна измениться. Она и не меняется. В противном случае нарушался бы закон сохранения энергии. Тем не менее расчеты показывают, что механической энергии от того же количества топлива мы можем получить теперь больше. Короче говоря, появляется принципиальная возможность резко повысить термический к.п.д. тепловых машин, поднять его гораздо выше к.п.д. цикла Карно, доведя чуть ли не до 100 процентов. Такова практическая суть изобретения №201434. [c.276]

Опыт применения методов расчета ротационных пневмодвигателей [1, 2, 3] показал, что не во всех случаях расчетные и опытные данные по выбору параметров двигателей удовлетворительно совпадают. Это объясняется тем, что теоретические основы указанных методов не удовлетворяют современным требованиям и не всегда правильно отражают специфику динамики и термодинамические особенности рабочих процессов пневмодвигателей. [c.204]

Метод термодинамического расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, основанный на развернутом учете физических явлений, составляющих указанный процесс, предложен проф. Н. М. Глаголевым. Этот метод можно назвать методом частных изменений объема рабочего тела. Его исходным соотношением является уравнение [c.9]

Вследствие отсутствия в курсах термодинамики общей термодинамической теории процессов с миграцией теплоносителя в методах термодинамического расчета этих процессов, предложенных авторами многочисленных теорий различных разновидностей тепловых двигателей и аппаратов, наблюдается исключительный разнобой. Почти каждый автор дает свой особый метод расчета. [c.11]

Второй закон термодинамики по своему содержанию существенно отличается от первого закона. Он определяет направление, в котором протекают термодинамические процессы, и устанавливает максимально возможные пределы превращения теплоты в работу при круговых процессах. Последнее положение широко используется в практических расчетах при конструировании тепловых двигателей. [c.48]

В предыдущем разделе характеристические параметры двигателя определены в виде функций от параметров рабочего процесса Тку Мг и у. В действительности обычно известен лишь начальный состав топлива, поэтому температуру и состав продуктов сгорания необходимо рассчитывать по заданному значению Рк. Прежде чем приступить к описанию процедуры расчета, целесообразно вспомнить некоторые основные термодинамические понятия. [c.18]

Цель расчета тепловой схемы — определение термодинамических параметров и расходов сред, проходящих через все элементы схемы (теплообменники различного назначения, включая регенеративные и сетевые подогреватели, насосы, отсеки турбины и т.д.), мощностей, подводимых от турбины к электрогенератору, от двигателей к насосам, а также показателей тепловой экономичности. Результаты конструкторского расчета тепловой схемы для номинального режима работы ПТУ необходимы для конструкторских разработок или выбора [c.356]

Решение любой газодинамической задачи должно удовлетворять уравнениям неразрывности, количества движения и энергии. В случае нестационарного течения уравнения получаются нелинейными, и пока не имеется общего метода их решения. Хотя с помощью быстродействующих счетных машин можно решить полную систему уравнений для трехмерного течения, в настоящее время для течений, встречающихся в двигателе Стирлинга, в достаточной степени разработаны лишь методы расчета одномерного потока. Это ограничение означает, что все основные параметры считаются зависимыми только от одной пространственной переменной к времени. При использовании этого основного предположения подразумевается, что скорость потока параллельна единственной пространственной координате п что все поверхности, перпендикулярные этому направлению, являются поверхностями постоянной скорости и постоянных параметров состояния. Задача о нестационарном течении решена, если в любой момент времени в любой точке системы известны параметры состояния, определяемые двумя параметрами термодинамического состояния, и скорость потока [54], В принципе можно определить любые три независимых параметра, но предпочтительнее те, которые можно измерить экспериментально, чтобы получить возможность подтвердить математическую модель. [c.336]

Классический метод расчета с учетом непрерывного движения поршня при теоретическом анализе идеального термодинамического цикла двигателя Стирлинга. [c.454]

Последние годы своей жизни Б. С. Стечкин весьма плодотворно работал над одной из наиболее актуальных проблем анализа и расчета рабочего процесса поршневых двигателей связями между индикаторными показателями и протеканием сгорания. Термодинамическим выражением последнего является динамика сообщения тепла рабочему телу, отражаемая характеристикой активного тепловыделения [c.310]

Расчеты энергии-нетто позволяют проводить термодинамический анализ электрических машин, определять их оптимальные размеры и КПД. Покажем это на простейшем примере линейного униполярного двигателя. [c.97]

Превращение тепла в механическую работу происходит в тепловом двигателе в результате расширения рабочего тела. В качестве рабочего тела обычно используют газы или пары различных жидкостей воды, ртути, аммиака и др. Для расчета термодинамических процессов и циклов необходимо знать физическое состояние рабочего тела. Состояние рабочего тела характеризуется параметрами давлением, удельным объемом (см. главу I) и температурой. [c.102]

Приведенные выше индикаторные диаграммы показывают, что для максимальных значений давлений газов в индикаторной диаграмме коэффициент выделения тепла имеет величины = 0,3 ч- 0,4. Применение таких низких значений коэффициента в термодинамическом расчете привело бы, как показывают расчеты, к совершенно неудовлетворительным результатам в определении параметров рабочего процесса двигателя. [c.83]

В гл. I более или менее подробно рассматривалось по отдельности влияние различных конструктивных и рабочих параметров на характеристики двигателя Стирлинга. На практике можно при работе изменять в некоторых пределах давление, температуру, скорость вращения вала и иногда мертвый объем. Поскольку изменение одного определяющего параметра может привести к изменению нескольких или всех остальных определяющих параметров, для полного описания общих рабочих характеристик двигателя Стирлинга необходимо учесть все эти эффекты, что молено сделать графически с помощью рабочих диаграмм двигателя, как показано на рис. 1.89. Такие диаграммы содержат большое число данных, так что весьма нелегко выделить влияние различных параметров или определить конкретные закономерности, которые могли бы помочь конструктору или потребителю быстро оценить технические характеристики конкретного двигателя или возможность его использования. Следовательно, в подобных обстоятельствах обращение к многочисленным рабочим диаграммам не всегда облегчает выбор двигателя и, разумеется, не позволяет определить влияние его размеров. Кроме того, нет возможности использовать программы численного расчета, поскольку для их применения требуется слишком много подробных входных данных. Можно использовать результаты расчета идеальных термодинамических циклов типа описанных в первой части гл. 2, но, поскольку они не учитывают практических особенностей работы машины, сомнительно, чтобы такие результаты привели к правильным выводам, если только исследователь не имеет достаточно большого опыта, чтобы разумно интерпретировать их, а это можно сделать лишь в том случае, если известны необходимые коэффициенты незнания . Однако в некоторых случаях могут быть полезны результаты анализа псевдоцикла. [c.305]

Количество подведенной к системе тепловой энергии. цолжно быть больше, чем это получается по результатам расчета идеального термодинамического процесса, чтобы учесть потери тепла в регенераторе 2Qpeг, суммарные кондуктивные тепловые потери SQкoнд и два источника потерь, характерных именно для работы двигателя Стирлинга, так называемые насосные потери QAP и челночные кондуктивные потери Qsн Эти потери будут ослабляться, поскольку под действием скоростного напора в [c.321]

Одна из основных задач технической терМ0ДИ1на1МИ-ки — изучение законов превращения теплоты в механическую работу. Поскольку процесс превращения тепловой энергии в механическую происходит в тепловых двигателях, термодинамический анализ происходящих процессов позволяет определить экономические показатели работы двигателей 1И обосновать инженерные методы расчета термодинамических циклов тепловых двигателей, увязав их с конструктивными характеристиками последних. [c.102]

В 1939 г. Иноземцев защитил докторскую диссертацию на тему Физико-химическое исследование процесса сгорания в двигателях . В 1941 г. им была опубликована монография Исследование и расчет рабочего процесса авиационных двигателей , в которую вошли основные положения его докторской диссертации. При этом расчет сгорания в двигателях Инозевцевым проводился на основе не только термодинамических, но и физико-химических данных, что в постановке теплового расчета двигателей являлось принципиально новым, развивавшим классический метод теплового расчета рабочего процесса двигателей, данный в 1907 г. Гриневецким. В этой работе Иноземцев не только показал возможность широкого применения при расчете двигателей основ термохимии и кинетики химических реакций, но и дал метод этого расчета, что является большой его заслугой. [c.648]

Основной целью термодинамического расчета компрессора является определение затрачиваемой работы па получение 1 кг сжатого газа и, как следствие, определение мощности приводно1 о двигателя. [c.246]

В специальной литературе приведены расчеты, показывающие, что равенство параметров силовой и тепловой напряженности, например, деталей цилиндропоршневой группы обеспечивается, когда главным параметром является диаметр цилиндра D (рис. 3.1, а). Это дает возможность создать ряд геометрически подобных двигателей с соотношением S/D = onst, соблюдая указанные критерии подобия рабочего процесса. При этом у всех геометрически подобных двигателей будут одинаковые термодинамический, механический и эффективный КПД (а следовательно, и расход топлива), тепловая и силовая напряженность и мощность. Градации толщины стенки цилиндра h будут такими же, как и градации D. [c.47]

Работу ракетного двигателя можно представить в виде последовательности квазиравновесных процессов, таких как нагревание топлива, его горение, расширение продуктов сгорания до давления истечения из сопла. Особенность их состоит в зависимости химического состава продуктов сгорания от условий проведения процесса. Термодинамика позволяет рассчитать равновесный молекулярный состав газов на каждом из этапов работы двигателя, если известны необходимые свойства исходных веществ и продуктов сгорания. В итоге удается отделить термодинамические задачи от газодинамических и оценить удельную тягу двигателя при заданном топливе или, не прибегая к прямому эксперименту, подобрать горючее и окислитель, обеспечивающие необходимые характеристики двигателя. Другой пример — расчет электропроводности низкотемпературной газовой плазмы, являющейся рабочим телом в устройствах для магнитно-гидродинамического преобразования теплоты в работу. Электропроводность относится к числу важнейших характеристик плазмы она пропорциональна концентрации заряженных частиц, в основном электронов, и их подвижности. Концентрация частиц может сложным образом зависеть от ис- ходного элементного состава газа, температуры, давления и свойств компонентов, но для равновесной плазмы она строго рассчитывается методами термодинамики. Что касается подвижности частиц, то для ее нахождения надо использовать другие, нетермодипамические методы. Сочетание обоих подходов позволяет теоретически определить, какие легкоионизирующиеся вещества и в каких количествах следует добавить в плазму, чтобы обеспечить ее требуемую электропроводность. [c.167]

В первой части пособия излагаются основные понятия и законы термодинамики, термодинамические свойства рабочих тел, анализ термодинамических процессов и циклов. Рассматриваются циклы тепловых двигателей и холодильных машин, приводится эксерготический анализ эффективности тепломеханических систем. Во второй части описываются явления теплопроводности, конвективного теплообмена и теплового излучения, даются основы теплового расчета теплообменных аппаратов. Изложение математической теории теплообмена и теории подобия в начале второй части пособия позволило обеспечить единый подход к рассмотрению задач теплопроводности и конвективного теплообмена и избежать повторений. [c.6]

Те р м о д и н а м и к а — наука о преобразовании энергии. Ее возникновение в конце лервой четверти прошлого столетия было вызвано необходимостью научного обоснования принципа действия и методов расчета тепловых двигателей. Однако в своем дальнейшем развитии благодаря универсальности и изяшеству своих методов термодинамика перешагнула границы теплоэнергетики и ее методы анализа с большим успехом стали применять во многих других областях знаний, нередко весьма далеких от теплоэнергетики. Можно с уверенностью сказать, что изучение свойств веществ и особенности изменения их состояния — это, в сущности, изучение процессов превращения энергии. От явлений микромира до процессов в галактиках, от простого механического перемещения до сложнейших биологических процессов, всевозможные физические и химичес1 ие превращения, электромагнитные и гравитационные явления, распад и синтез атомных ядер, рождение и гибель звезд — во всем этом оп ределяющую роль играют превращения энергии. Поэтому исследования во всех таких случаях проводят с привлечением термодинамических методов. [c.6]

В природе существуют, конечно, только реальные газы, а диапазон состояний, в котором возможно рассматривать газ как идеальный, определяется установленной практикой необходимой точностью термодинамических расчетов. Поэтому для каждого газа (воздух, углекислый газ, перегретый водяной пар и т. д.) существует область состояний, где газ можно рассматривать как идеальный. Так, в теории двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин и в теории компрессоров рабочее тело (воздух или газообразные продукты сгорания топлива) рассматривают часто как идеальный газ, а в теории пароэнергетических установок рабочее тело — перегретый -водяной пар —. рассматривают как реальный газ. В то же время воздух в области [c.41]

В период 1901 —1908 гг. В. И. Гриневецкий опубликовал ряд работ, в которых изложил термодинамический расчет паровых котлов, анализ рабочего процесса паровых машин (с применением энтропийной диаграммы), исследования общих уравнений термодинамики применительно к водяному пару. В 1908 г. им был опубликован капитальный труд Теп.лово1 расчет рабочего процесса . Профессор А. С. Ястржембский так характеризует этот труд Этой глубокой работой, построенной на общих положениях термодинамики. Гриневецкий заложил начало научно обоснованной теории двигателей внутреннего сгорания и теплового расчета их рабочего процесса. Эта работа Гриневецкого оказала огромное взшянне на развитие отечественного двига-телестроеиия . [c.7]

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ МЕТОДОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛОМИГРАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ [c.7]

Высокая общая степень повышения давления вентилятора и компрессора необходима при малых скоростях полета, так как эффективность термодинамического цикла прямо пропорциональна полной степени расширения, но с ростом числа Мп значение гс р, уменьшается. Расчеты показывают, что при Мп = 0,85 эта величина должна превышать 50, а при Мп = 3,5 должна быть менее 2 (для Г =2000 К). Следует также отметить, что оптимальная степень двухконтурности для таких условий уменьшается от mopt 13 до 0. Таким образом, с увеличением скорости полета газотурбинный двигатель (ТРД и ДТРД) вырождается в прямоточный двигатель [c.215]

Динамические факторы, которые необходимо принимать во внимание при конструировании, можно разделить на две группы связанные с динамической нагруженностью и связанные с динамической балансировкой движущихся частей двигателя. Динамические нагрузки оказывают решающее влияние на определение основных размеров двигателя Стирлинга, Термодинамический анализ работы двигателя предъявляет определенные требования к рабочему объему, длине шатуна и др., однако количественно эти требования выражены безразмерными параметрами и, следовательно, не устанавливают каких-либо реальных размеров. Определение размеров этих компонентов основывается на последующих динамических расчетах, включающих определение нагрузок на подшипники, величины изгибающего момента на шатуне и т. и. Двигатель Стирлинга благодаря используемому в нем замкнутому циклу по своей приро- [c.28]

Проблема еще больше усложняется, если учесть реальные термодинамические и газодинамические характеристики процессов в двигателе Стирлинга. Температуры рабочего тела, вьтхо-дящего из рабочих полостей переменного объема, не постоянны (т. е. изотермические условия не достигаются), поскольку процессы являются, по существу, адиабатными. Даже в тех условиях, когда рабочее тело течет в нагревателе и холодильнике по трубкам, наружная поверхность которых поддерживается практически при постоянной температуре, температуры рабочего тела на концах регенератора будут периодически изменяться по времени и возможны даже отдельные моменты, когда либо течение отсутствует, либо создаются встречные потоки, либо газ в одно и то же время вытекает с обоих концов регенератора [29]. Площадь теплообменной поверхности не бесконечна, а газодинамические характеристики и теплофизические свойства рабочего тела (плотность, давление, скорость, вязкость) переменны происходит кондуктивный перенос тепла в осевом направлении, аналогичный перенос по нормали к потоку не является идеальным и т. д. Чрезвычайно сложно даже качественно разобраться в реальной ситуации, не говоря уже о том, чтобы провести расчет. [c.254]

С помощью данных, полученных методами предварительного расчета, можно провести более строгий анализ основных узлов двигателей. В работах [72, 73] представлено, по-видимому, наиболее полное описание метода такого подробного расчета, а в работах [6, 18] приведен метод расчета конструкции двигателя с термодинамической точки зрения. Ввиду сложности конструкции двигателя в целом пока не создано универсального теоретического или численного расчетного метода. Необходимо применять методы раздельного анализа, хотя в общую методику расчета можно включить комбинированный метод расчета газодинамических характеристик типа предложенного Уриелли или Органом. [c.355]

Таким образом, для получения удовлетворительных результатов термодинамического расчета в уравнении сгорания следует принимать значение коэффициента гыделения тепла равным примерно максимальной величине, получающейся в действительности пссле видимого сгорания на линии расширения, т. е. значительно правее течки г. Другими словами, приходится выбирать значение I, соответствукщее полному выделению тепла. Вместе с тем, на линии расширения надо, креме этого, учитывать догорание соответствующим выбором показателя п . В этом заключается условность термодинамического метода расчета рабочего процесса двигателя [53]. [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...