Характеристики термодинамических циклов ГТУ и их анализ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ ГТУ И ИХ АНАЛИЗ [c.27]

При исследовании идеальных термодинамических циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания обычно определяют количество подведенной и отведенной теплоты, основные параметры состояния рабочего тела в типичных точках цикла, причем температуры в промежуточных точках вычисляют как функции начальной температуры газа вычисляют термический к. п. д, цикла по основным характеристикам и производят анализ термического к. п. д. [c.260]

Как уже указывалось выше, от совершенства термодинамического цикла зависит предел достижимой тепловой экономичности энергетической установки, но одновременно от характеристики цикла зависят основные требования к его рабочему телу. Поэтому сравнительный анализ термодинамических циклов обычно предшествует рассмотрению требований к рабочему телу, тепловых схем и конструктивных характеристик отдельных элементов энергетических установок. [c.20]

При анализе тепловых энергосиловых установок, работающих по замкнутому циклу, применяются параметры разных категорий [4] те, которые получены экспериментально, и те, которые получены в результате исследования идеальных термодинамических циклов для сравнимых условий. Первые можно назвать рабочими характеристиками, вторые — критериями работы. Сравнение данных, полученных этими двумя способами, позволяет судить о совершенстве конструкции и работы энерго-силовой установки. Кроме того, правильная модель идеального [c.229]

Работы профессора В. С. Мартыновского (1906—1973 гг.) по исследованию тепловых и холодильных устройств завоевали признание советских и зарубежных специалистов. Многие годы В. С. Мартыновский плодотворно работал в области исследования реальных термодинамических установок. Он является автором более ста научных работ на эту тему. В 1952 г. нашим издательством была выпущена книга Термодинамические характеристики циклов тепловых и холодильных машин , а в 1972 г. вышла в свет книга Анализ действительных термодинамических циклов , посвященная технико-экономическому анализу различных вариантов тепловых схем. [c.3]

Уже в первых его работах на эту тему, опубликованных в 40-х годах, был намечен подход, который в дальнейшем был развит в таких работах, как Холодильные машины (1950 г.), Термодинамические характеристики циклов тепловых и холодильных машин (1952 г.), Тепловые насосы (1955 г.), Анализ действительных термодинамических циклов (1972 г.) и многочисленных (более 100) статьях. За эти же годы В. С. Мартыновским была создана в Одесском технологическом институте холодильной промышленности (реактором которого он был бессменно с 1948 по 1973 г.) крупная научно-техническая школа в области низкотемпературной техники и термодинамики. Многочисленные представители этой школы — научные работники, преподаватели и инженеры оказали (и оказывают сейчас) существенное влияние на развитие теории и техники низких температур как в нашей стране, так и за ру-бел ом. [c.5]

Кроме того, поскольку электромеханические ПЭ (электродвигатели и электрогенераторы) имеют КПД порядка 95—98%, исследование ЭУ можно ограничить термодинамической частью их ПЭ, применяя для их оценки термодинамические характеристики. Последние могут основываться на методах классической, неравновесной и статистической термодинамики и др. Однако в подавляющем большинстве случаев анализ необратимых циклов можно проводить методом классической термодинамики, которая способна дать важные для практики прогнозы в начальной стадии проектирования, когда исследуется ожидаемый действительный цикл установки. При этом удается не только предопределить энергетическую эффективность, но и составить представление о ряде инженерных факторов, таких, как вес теплообменных аппаратов, качество материалов, габариты отдельных узлов, и даже, в некоторых случаях, оценить сложность их изготовления [76]. [c.52]

Существует несколько модификаций двигателя Стирлинга, но, видимо, слишком оптимистично было бы предполагать, что один и тот же идеальный цикл применим ко всем типам двигателя Стирлинга. Поскольку идеальные циклы касаются только термодинамики энергосиловой установки, отличие конкретного рабочего параметра от эквивалентного ему критерия работы служит мерой отклонения механических и гидравлических характеристик сконструированной системы, обусловленного выбранным механизмом привода, материалом и конструкцией теплообменника, конструкцией уплотнений, относительным мертвым объемом и т. д. При анализе идеального цикла возникают две основные проблемы во-первых, используемый цикл должен правильно описывать термодинамические особенности рабочего процесса (например, нельзя описывать адиабатный процесс как изотермический и наоборот) во-вторых, нужно выбирать наиболее полезные для практики, т. е. измеряемые, критерии работы, в противном случае анализ будет представлять лишь академический интерес. При анализе двигателя, работающего по циклу Стирлинга, наиболее трудной является, по-видимому, первая проблема. Если предположить, что процесс обмена энергией происходит в рабочих полостях переменного объема, то принципиально правильными в предельном случае будут модели изотермического процесса. Однако если в систему входят отдельные теплообменники, то перенос энергии в рабочих полостях переменного объема обычно мал по сравнению с переносом энергии в указанных теплообменниках, и в этом случае более точным будет предположение о том, что процесс газо- [c.230]

Такие же сложные проблемы возникают при анализе термодинамических характеристик двигателя Стирлинга, но, как мы видели, рассмотрение идеального цикла помогает понять влияние основных факторов и их взаимосвязи. Более того, применение такой тактики исследования позволяет оценить практическую осуществимость теоретических концепций и понять, по- [c.251]

До сих пор рассматривались условия для идеальной регенерации, а в первой части главы при анализе основных термодинамических характеристик было наглядно показано влияние отклонений от идеального случая. Если регенератор работает идеально, то суммарный перенос тепла в течение одного цикла равен нулю, и поэтому еще одной характеристикой работы регенератора является Р/г — количество тепла, перенесенное за цикл. Выражение для Q i, как и для других критериев работы, можно найти, применяя аналитические соотнощения для иде- [c.258]

Уровень термодинамического анализа в большой степени зависит от склонности и опыта исследователя, но вряд ли будет использован достаточно строгий и точный метод узлов, поскольку для применения такого метода требуются данные, которые должен дать алгоритм. Разумеется, на основании известных результатов можно предварительно рассчитать конструкцию нагревателя, а метод узлов использовать как итерационный способ усовершенствования конструкции. Однако такой подход требует больших затрат и позволяет получить данные лишь о термодинамических характеристиках нагревателя. Для получения информации о напряжениях в материале, сроке службы и стоимости нагревателя требуется модификация этого анализа. Расчет с использованием соотношений для полностью идеального цикла также недостаточен, поскольку требуется более подробная информация об изменении давления и массового расхода в цикле. [c.357]

Один из рецензентов, оценив в целом книгу весьма положительно, отметил, что анализу встречающихся на практике энергетических циклов уделено недостаточное внимание, а также что в книге отсутствуют термодинамические таблицы по характеристикам пара. Это сделано автором сознательно, поскольку энергетические и холодильные циклы вместе с установками для сжижения газа довольно подробно рассмотрены в предыдущей книге автора [10], второе издание которой уже появилось на русском языке. Аналогично широкий набор характеристик пара наряду с другими таблицами представлен в термодинамических таблицах [c.8]

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]

В оригинальном анализе Шмидта [15] применялись изотермическая модель и соответствующие термодинамические характеристики идеального цикла Стирлинга. Предполагалось, что происходит идеальное течение рабочего тела, т. е. без падения давления, и что процесс регенерирования также протекает идеально. Система двигателя была разделена на три части и для каждой из них применялось свое уравнение состояния, которым был и пока остается закон для идеального газа, хотя, как показано Органом [16], можно использовать и другие соотношения. Поскольку в замкнутой системе масса рабочего тела постоянна при любом положении поршня, можно вывести универсальное соотношение, связывающее все три полости. К этим полостям относятся [c.315]

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 ней имеется несколько глав, в которых рассматриваются следующие вопросы условия работы атомных электростанций анализ оптимальных условий осуществления термодинамических циклов АЭС при изменении тепловой монгности реактора влияние температурных характеристик реактора на выбор оптимальных параметров термодинамического цикла АЭС термодинамический анализ процессов теплообмена в парогенераторе и конденсаторе регенеративный подогрев воды на АЭС термодинамические циклы АЭС с реакторами с водяным или паровым теплоносителем термодинамические циклы АЭС с реакторами с органическими теплоносителями термодинамические циклы АЭС с реакторами с жпдкометаллическими теплоносителями термодинамические циклы АЭС с реакторами с газовыми теплоносителями оптимальный расход энергии на циркуля- [c.326]

Подпрограммы расчета системы двигателей предназначены для решения трех основных задач получение характеристик двигателей до и после их установки на самолет по параметрам, выданным изготовителями выполнение достаточно обоснованного анализа двигательных установок с целью определения требований к остальной конструкции самолета быстрое выполнение основных расчетов термодинамического цикла. К моменту написания данной статьи были реализованы только первые две группы подпрограмм. Однако выбранная организация системы позволяет легко включить анализ двигателей и их термодинамического цикла. Существующая программа позволяет получать для двигателей с известными характеристиками их варианты с желаемым увеличением либо уменьще-нием статической тяги на заданной высоте над уровнем моря. [c.221]

В соответствии с общими принципами системного подхода [861 сравнительная оценка различных вариантов ПТУ должна производиться по результатам их технико-энергетической оптимизации по единым критериям качества и в идентичных внешних условиях. Корректная постановка задач технико-энергетической оптимизации требует предварительного термодинамического анализа для дпределения основных факторов, влияющих на энергетические и массогабаритные характеристики установок. Для проведения термодинамического анализа ПТУ необходимо знание напорно-расходных характеристик конденсирующего инжектора зависимостей давления потока на выходе и отношения расхода жидкости через пассивное сопло конденсирующего инжектора к расходу пара через активное сопло и от термодинамических параметров этих потоков. Отметим, что величина и для первого варианта ПТУ характеризует кратность циркуляции D, которая представляет собой отношение расхода рабочего тела по контуру холодильного цикла к расходу рабочего тела по контуру энергетического цикла. Напорно-расходные характеристики конденсирующего инжектора на уровне термодинамического анализа могут быть рассчитаны по методике Э. К- Карасева [84]. Применение этой методики для определения напорнорасходных характеристик конденсирующего инжектора, функционирующего в составе ПТУ, имеет ряд особенностей, которые следует рассмотреть более подробно. [c.29]

Термодинамический анализ, проводимый в настоящей работе, основывается на рассмотрении сравнительно ограниченного числа характеристик, влияющих на энергетическую и экономическую эффективность циклов и схем. Такой подход позволяет часто на самой ранней стадии исследования новых предложений предвидеть практическую их целесообразность (или, напротив, бесперспективность) еще до составления техническо(го проекта, требующего больших затрат труда и времени. [c.6]

Наши знания о влиянии мертвого объема на характеристики двигателя ни в коей мере нельзя считать удовлетворительными, и требуются дополнительные исследования по этому вопросу, как теоретические, так и экспериментальные. Например, при выполнении анализа адиабатного цилиндра методом, известным как полуадиабатный метод, поскольку в нем принято считать теплообменники внутренне изотермическими, авторы установили, что индикаторный КПД конкретного двигателя можно увеличить, увеличивая мертвый объем в этом двигателе, если дополнительный объем разместить в холодной зоне. Этот не предполагавшийся заранее результат тем не менее легко объясним. При наличии дополнительной холодной полости большее количество рабочего тела будет подвергаться действию пониженных температур цикла, и как прямое следствие основных термодинамических зависимостей, выраженных уравнением (1.2), КПД увеличится. Однако если дополнительный объем располагается в горячей зоне, то, поскольку двигатель Стирлинга работает при постоянной температуре нагревателя, не будет условий для повышения КПД дополнительный объем будет влиять в сторону понижения температуры в горячей зоне и, следовательно, КПД. Влияние увеличения мертвого объема на выходную мощность будет в обоих случаях одинаковым безотносительно к месту расположения дополнительного объема мощность будет уменьшаться. [c.96]

Оказалось, что результаты, полученные при использовании псевдоцикла Стирлинга, соответствуют закономерностям и характеристикам реальных двигателей, хотя некоторые выводы и вызывают возрджения. Основные сомнения связаны с интерпретацией идеального цикла, поскольку, по некоторым замечаниям, в нем используются газодинамические процессы, которые не достижимы или не встречаются в практическом двигателе. Подобные замечания справедливы, но довольно очевидны, поскольку идеальные циклы по определению состоят из идеальных и обратимых термодинамических процессов, которые не достижимы в реальных устройствах. Однако использование идеальных циклов и интерпретацию результатов последующего анализа необходимо согласовывать с практическими возможностями. Проблема заключается в том, как найти зо.потую середину . Например, цикл с двойным сгоранием, используемый при анализе рабочего процесса, протекающего в дизеле, дает более реальные значения рабочих характеристик, чем исходный цикл дизеля, но его сочли гипотетическим циклом, выдуманным для того, чтобы получить приемлемые результаты, пока не отражающие идеальных характеристик дизельного двигателя [4]. Если бы критические замечания относительно псевдоцикла Стирлинга основывались на тех же доводах, они были бы более обоснованными. Во всяком случае, этот вопрос интересен в основном для педантов. Трудность проблемы состоит в том, что двигатели Стирлинга не работают по циклу Стирлинга, и в литературе царит путаница в вопросе о том, какие нужно применять критерии работы и рабочие характеристики. [c.229]

Ранее было показано, что широко применяемый для анализа прямых циклов термический к. п. д. не может служить количественной характеристикой степени термодинамического совершенства реальных процессов. Он не в состоянии осветить многие нeoбpaтимo tи реальных процессов энергетических установок и совершенно непригоден для анализа установок с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии. Он непригоден для анализа обратных циклов, по которым работают холодильные и теплонасосные установки, так как в этих циклах работа не приходуется, а расходуется. [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...