Процессы расширения продуктов сгорания

На /7—V -диаграмме (рис. 12.2) Ь-а — процесс всасывания в цилиндр горючей смеси а-с — сжатие смеси -z — процесс горения смеси, воспламенение которой осуществляется от специального запальника—свечи г-е — процесс расширения продуктов сгорания е-а-Ь — процесс выхлопа продуктов сгорания в атмосферу. [c.153]

Теоретическая индикаторная диаграмма такого двигателя представлена на рис. 12.7. На диаграмме Ь-а — процесс всасывания воздуха в цилиндр а-с — адиабатное сжатие воздуха с-г — процесс горения топлива г-е — процесс расширения продуктов сгорания е-а-Ъ—процесс выхлопа продуктов сгорания в атмосферу. [c.157]

В газовой турбине процесс расширения продуктов сгорания используют для привода компрессора, вспомогательного оборудования и передачи полезно используемой энергии. Агрегат разделен на два узла турбина высокого давления 8 для привода компрессора и вспомогательного оборудования силовая турбина низкого давления 10 для генерирования полезно используемой энергии. [c.45]

В предыдущем разделе приведен метод расчета температуры адиабатического горения и состава продуктов в камере сгорания. Рассмотрим теперь более детально процесс расширения продуктов сгорания в сопле. Для того чтобы выявить важные особенности протекания химических реакций, пренебрежем диссипативными потерями, связанными с трением и теплопередачей, и будем считать, что на входе в сопло газы имеют нулевую скорость, а их температура и состав найдены по описанной выше процедуре. [c.20]

ПРОЦЕССЫ РАСШИРЕНИЯ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ [c.60]

Процесс расширения продуктов сгорания начинается в в. о. м. т. и заканчивается в момент открытия выпускных окон (ас1 = О + 82). [c.143]

Индикаторная диаграмма, приведенная на фиг. 7. 1 для карбюраторного бензинового двигателя, состоит из следующих процессов )- процесс а-1 (при движении поршня из верхней мертвой точки к нижней) изображает всасывание в цилиндр смеси паров бензина с воздухом. Этот процесс протекает при давлении немного ниже атмосферного из-за потерь на всасывании 2) линия 1-2 (поршень движется в обратном направлении) изображает процесс сжатия горючей смеси до некоторого давления Рг 3) линия 2-3 изображает процесс сгорания 4) линия 3-4 (рабочий ход поршня) соответствует процессу расширения продуктов сгорания [c.179]

Для вывода поршня из мертвых точек и равномерного вращения коленчатого вала на нем устанавливают маховик 7. Он обладает значительной массой, вследствие чего накапливает кинетическую энергию во время процесса расширения продуктов сгорания рабочей смеси. Часть этой энергии используется для совершения вспомогательных тактов рабочего процесса двигателя впуска, сжатия и выпуска. [c.23]

Пусть, например, необходимо определить адиабатный перепад теплоты и построить на s-i — диаграмме процесс расширения продуктов сгорания нефти при снижении давления с 5 ama др 1 ama, если в ка- [c.416]

Процесс расширения продуктов сгорания в цилиндре двигателя принимают политропическим, несмотря на то, что по ходу поршня показатель политропы меняется. В начале расширения идет интенсивное догорание топлива, а теплоотдача в стенки сравнительно [c.134]

При больших температурах в камерах сгорания ЖРД и ТРД или при больших скоростях полета летательных аппаратов с ВРД температура торможения продуктов сгорания на входе в сопло может достигать 2500-3000°К. При таких температурах и умеренных давлениях продукты сгорания на входе в сопло частично диссоциированы. При их расширении и охлаждении в сопле вследствие конечности скоростей химических реакций процессы рекомбинации не успевают завершится и химическая энергия горючего, затраченная на диссоциацию продуктов сгорания в камере (или на входе в сопло), не полностью переходит в кинетическую энергию реактивной струи. Это приводит к возникновению потерь импульса сопла из-за химической неравновесности (А/хн ), что имеет место для относительно коротких реактивных сопел, когда время пребывания газа в соплах весьма мало (10 " -10 с) и изменение внутренней энергии и химического состава не успевает за изменением температуры и давления в потоке. Для сопел самолетов с умеренными сверхзвуковыми скоростями (Л4о 3) и длинных сопел ракетных двигателей в большинстве случаев можно считать, что процесс расширения продуктов сгорания происходит энергетически и химически равновесно. [c.89]

Как уже отмечалось выше и как показывают результаты расчетов на рис. 8.6-8.10, характеристики сопла, полученные с учетом химической кинетики, располагаются между величинами, полученными для равновесного и замороженного процессов, причем в случае равновесного течения — характеристики наилучшие, а в случае замороженного — наихудшие. Поэтому целесообразно иметь оценку максимально возможных потерь тяги или импульса реактивного сопла, полученных при расчете замороженного течения. Величины этих верхних оценок потерь, связанных с химической неравновесностью, будут зависеть только от давления и температуры продуктов сгорания, коэффициента избытка воздуха и геометрической степени расширения сопла [13]. Систематические оценки изменения расходных и тяговых (или импульсных) характеристик сопла с фиксированной геометрией для случая химически неравновесного процесса расширения продуктов сгорания керосина в воздухе получены в работе [13]. Расчеты выполнены в диапазонах изменения [c.356]

Величины потерь удельного импульса при замороженном процессе расширения продуктов сгорания являются максимально возможными потерями и зависят, помимо коэффициента избытка воздуха, температуры и давления торможения потока на входе в сопло, еще и от геометрической степени расширения сопла i / Kp- Удельный импульс сопла при предельно замороженном процессе расширения всегда меньше равновесного удельного импульса. Потери импульса А/з при Tq 500 К отличаются от нуля уже в критическом сечении сопла, т. е. при геометрической степени расширения сопла = 1. При достаточно высоких температурах торможения Tq с 2500-3000 К потери импульса в критическом сечении могут достигать величины 0,01-0,03 (рис. 8.14 и 8.15). Однако, как отмечается, реальные потери на химическую неравновесность в этом сечении будут сравнительно небольшими, т. к. в дозвуковой части сопла статические давление и температура газа еще достаточно велики по сравнению с этими же параметрами в сверхзвуковой части сопла, а время нахождения газа в дозвуковой части не так мало, как в сверхзвуковой части сопла, и реакции рекомбинации почти успевают завершиться до критического [c.358]

Приведенные данные иллюстрируют также снижение потерь импульса при полностью замороженном процессе расширения продуктов сгорания А/3 с увеличением полного давления на входе в сопло ос что связано с уменьшением степени диссоциации продуктов сгорания на входе в сопло. Этот результат справедлив для всего рассмотренного в работе [13] диапазона изменения геометрической степени расширения сопла, коэффициента избытка воздуха а, давления и температуры торможения потока на входе в сопло. [c.360]

Приведенные значения и получены для расчетного режима работы реактивного сопла при учете в процессе расширения продуктов сгорания 14 газообразных компонентов, между которыми протекает 30 обратимых химических реакций. [c.362]

Чтобы не делать цилиндр двигателя очень длинным, а ход поршня слишком большим, расширение продуктов сгорания в две осуществляют не до атмосферного давления pi, а до более высокого давления р, а затем открывают выпускной клапан и выбрасывают горячие (с температурой Та) продукты сгорания в атмосферу. Избыточное давление Р4—р1 при этом теряется бесполезно. В идеальном цикле этот процесс заменяется изобарным отводом теплоты 4-1. [c.58]

На практике ни изотермическое сжатие воздуха в компрессоре, ни изотермический подвод теплоты осуществить в полной мере невозможно. В 16.3 было указано, что для приближения действительного процесса сжатия к изотермическому в компрессорах употребляется многоступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением, а для приближения действительного процесса подвода теплоты к изотермическому — ступенчатое сгорание с последовательным расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. На рис. 17.21 изображен цикл газотурбинной установки со ступенчатым сгоранием и многоступенчатым сжатием воздуха. [c.558]

Так как процесс 34 — это процесс изоэнтропического расширения продуктов сгорания в сопле ракеты, то [c.568]

Теоретический цикл воздушно-реактивного двигателя представлен в р — г/-диаграмме на рис. 17.41. Линия 12 соответствует процессу сжатия набегающего потока воздуха в диффузоре при движении летательного аппарата с большой скоростью, линия 23 — изобарическому процессу подвода теплоты при сгорании топлива, линия 34 — адиабатическому расширению продуктов сгорания в сопле, линия 41—охлаждению удаленных в атмосферу продуктов сгорания. [c.569]

В результате сгорания топлива давление в цилиндре резко возрастает. Горячие продукты горения расширяются и перемещают поршень П слева направо — осуществляется рабочий ход н совершается полезная работа. Процесс расширения продуктов горения (третий такт) на индикаторной диаграмме изображается линией 4-5. [c.129]

На рис. 1.62 и 1.63 изображен цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты. Он строится при следуюп1их допущениях. Рабочие тела — продукты сгорания и воздух — рассматриваются как одно рабочее тело — идеальный газ, который совершает цикл. Реальный процесс сжатия воздуха в компрессоре 1-2 рассматривается как обратимый адиабатный процесс сжатия идеального газа. Сжигание топлива в камере сгорания рассматривается как обратимый изобарный процесс 2-3 подвода теплоты к идеальному газу. Процесс расширения продуктов сгорания в турбине (истечение их из сопл) рассматривается как обратимый адиабатный процесс 3-4 расширения идеального газа. Наконец, реальный процесс охлаждения выходящих из турбин продуктов сгорания до температуры атмосферного воздуха рассматривается как обратимый изобарный процесс 4-1 отвода теплоты от идеального газа. В соответствии с указанными на рис. 1.63 обозначениями напишем выражение термического к. п. д. рассматриваемого цикла [c.90]

В бескомпрессорном дизеле топливо распыляется и смешивается с воздухом непосредственно в цилиндре и воспламеняется не мгновенно, поэтому впрыскивание топлива в цилиндр начинается до прихода поршня в ВМТ (точка О.В на рис. 6.12,6 и 6.13,6). Опережение впрыскивания в бескомпрессорных дизелях составляет 10—20° угла поворота кривошипа. Процесс расширения продуктов сгорания (рис. 6.12,в линия йе на рис. 6.13) сопровождается догоранием топлива и теплообменом между продуктами сгорания и стенками цилиндра, поэтому этот процесс является полптропическим. [c.259]

На рис. 4.3 показана качественная картина процесса расширения продуктов сгорания при регенерации теплоты из сопловой части камеры сгорания. Как можно видеть, в этом случае несколько повышается энтальпия в камере сгорания и соответственно температура горения. Процесс расширения с отводом тепла протекает с уменьшением энтропии и температуры на срезе сопла. Крше того, несколько ниже будет и. энтальпия истекающего потока. Приведенная на рис.4.3,а энергетическая балансовая диаграмма наглядно показывает рЕюпределе-ние и использование энергии. Следует отметить, что достаточно подробное исследование регенеративного цикла проведено в свое время [c.98]

Результаты расчетов величин АЦз и А/3 по соотношениям (8.1) и (8.2) приведены на рис. 8.11-8.15 и показывают влияние отмеченных выше параметров реактивного сопла [13]. Расчеты показали, что скорость звука в критическом сечении сопла при замороженном процессе расширения продуктов сгорания превышает скорость звука при равновесном расширении. Это приводит при фиксированной плогцади критического сечения к увеличению секундного расхода газа через сопло при замороженном течении, и это увеличение начинает становиться значимым при температуре торможения на входе в критическое сечение сопла 7"ос > 1500 К (величина АЦз становится больше 0,001, рис. 8.11а, б). [c.357]

В точке г заканчивается участок видимого сгорания топлива, и при дальнейшем перемещении поршня к НМТ начинается процесс расширения продуктов сгорания, происходящий по политропе = onst. В начале процесса расширения догорают те порции топлива, которые не успели сгореть на участке z. Обычно количество догорающего топлива на линии расишрения не превышает 15—20% общего количества горючего, впрыснутого через форсунку. Среднее значение показателей политроп сжатия и расширения такое же, как и для карбюраторных двигателей. На индикаторной диаграмме (см, рис. 11.5) конец процесса расширения условно показан точкой 6, расположенной на вертикали, проходящей через НМТ. Фактически расширение заканчивается раньше, так как раньше открывается выпускной клапан. Это улучшает очистку цилиндра от прод ктов сгорания топлива. Совокупность про- [c.154]

Различают два типа поршневых ДВС — тырехтактные и д в ухт .а.к. цй е. У четырехтактного двигателя, индикаторная диаграмма которого изображена на рис. 21.2, а, отдельным процессам соответствуют 0-1 — всасывание топливной смеси (1-й такт) 1-2 — сжатие смеси (2-й такт) 2-5 — сгорание + 3- — расширение продуктов сгорания + 4-5 — выхлоп (3-й такт) 5- [c.178]

Кроме того, экономичность ГТУ можно повысить, осуществив изотермический подвод и отвод теплоты. Однако на практике из-за конструктивных трудностей невозможно в полной мере осуществить изотермические процессы сжатия и подвода теплоты. Для приближения действительного процесса сжатия к изотермическому в компрессорах применяют многоступенчатое сжатие с пром1 жуточ-ным охлаждением. Точно так же в газовых турбинах для приближения действительного процесса подвода теплоты к изотермическому применяют ступенчатое сгорание с расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. Чем больше число ступеней [c.288]

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 качестве рабочих тел тепловых двигателей), процесс подвода теплоты может быть приближен к изотермическому, если он будет состоять из чередующихся процессов подвода небольшого количества теплоты при р = onst с последующим адиабатным расширением в небольшом интервале давлений (рис. 15.3). Такой процесс может быть осуществлен, например, в газовой турбине при ступенчатом сжигании топлива с последующим расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. После расширения в одной из ступеней турбины рабочее тело подается в промежуточную камеру сгорания, где его температура за счет дополнительного сжигания топлива доводится до первоначальной. Чем больше таких ступеней и чем меньше расширение в каждой из ступеней, тем ближе кривая процесса, представляющая собой пилообразную линию, к изотерме. [c.524]

Как указывалось, многоступенчатое адиабатически-изобарическое расширение применяется для приближения процесса подвода теплоты к изотермическому. При этом сжиганию топлива соответствуют изобарные участки, а расширению продуктов сгорания (например, в многоступенчатой газовой турбине) — адиабатические участки. Для того чтобы учесть хотя бы приближенно потери работы на трение при адиабатическом расширении, будем считать, что состояние рабочего тела, которое предполагается идеальным газом, изменяется при этом по политроперо" = onste показателем политропы п <С k. [c.530]

Таким образом, цикл газотурбинной установки с подводом теплоты при V = onst и регенерацией теплоты состоит из следующих пяти процессов ]2 — адиабатического сжатия воздуха в компрессоре 23 — изобарического подогрева сжатого воздуха в регенераторе (соответствующее охлаждение отработавших газов в регенераторе изображается отрезком изобары 56) 34 — изохорического подвода теплоты 45 — адиабатического расширения продуктов сгорания в турбине 61 — изобарического охлаждения отработавших газов. [c.562]

Линия 12 соответствует процессу сжатия (нагнетания) жидких компонентов. Ввиду пренебрежимо малого объема жидкости по сравнению с объемом продуктов сгорания и малой сжимаемости жидкости нагнетание можно считать изохорным процессом, совпадающим на графике с осью ординат. Линия 23 представляет собой процесс подвода теплоты (сгорания топлива) при р = onst. Процесс, обозначенный линией 5 ,. соответствует адиабатическому расширению продуктов сгорания в сопле. Изобарический процесс 41, условно замыкающий цикл, соответствует охлаждению газообразных продуктов сгорания, выброшенных из сопла в окружающую среду. [c.567]

Рассмотрим теоретические диаграммы циклов в р — V и Т — 5 координатах. На рис. 10.3, а приведена диаграмма цикла с подводом теплоты при постоянном объеме, диаграмма цикла Отто. На диаграмме линия 1—2 — адиабатное сжатие горючей смеси в цилиндре. Горючая смесь состоит из воздуха и паров бензина (или другого топлива) линия 2—3 — подвод теплоты к рабочему телу в изохорном процессе, так как сгорание происходит мгновенно, объем не изменяется 3—4 — адиабатное расширение продуктов сгорания, рабочий ход поршня 4—1 — изо-хорный отвод теплоты от рабочего тела к холодному источнику, выхлоп в атмосферу. [c.140]

На рис. 10.4, а приведена диаграмма цикла с подводом теплоты при постоянном давлении, диаграмма цикла Дизеля. На диаграмме линия 1—2—адиабатное сжатие воздуха в цилиндре 2—3 — подвод теплоты к рабочему телу в изобарном процессе, медленное сгорание топлива 3—4 — адиабатное расширение продуктов сгорания, рабочий ход поршня 4—1 — изо-хорный отвод теплоты от рабочего тела. [c.141]

Идеализированный бинарный цикл ГТУ (рис. 11.12) состоит из двух частей. Цикл ГТУ с подводом теплоты при р = idem и с утилизацией теплоты отработавших в газовой турбине продуктов сгорания изображен линиями I—II—III—IV—IV —I. На диаграмме I—II — адиабатное сжатие воздуха в компрессоре II—III — изобарный подвод теплоты к газообразным продуктам сгорания III—IV — адиабатное расширение продуктов сгорания в газовой турбине I—IV — изобарный отвод теплоты, в том числе IV—IV — в экономайзере. Количество теплоты, отведенное на участке IV—IV, затрачивается на подогрев питательной воды в цикле Ренкина. Нижняя часть данного бинарного цикла представляет собой обычный цикл Ренкина перегретого пара — линии 1—2—3—5—5 —4—6—1. На диаграмме 1—2— адиабатное расширение пара в паровой турбине 2—3 — отвод теплоты в конденсаторе и конденсация пара 3—5 — повышение давления в насосе 5—5 — подвод теплоты к питательной воде в экономайзере 5 —4—6—1 — процессы парообразования и перегрева пара в парогенераторе за счет теплоты продуктов сгорания топлива. Считаем, что в пароводяной части цикла, т. е. в цикле Ренкина, 1 кг рабочего тела, а в цикле ГТУ — m кг рабочего тела. [c.174]

Для однофазных рабочих тел, т. е. газов (напомним, что жидкости вследствие малого коэффициента теплового расширения нецелесообразно применять в качестве рабочих тел тепловых двигателей), процесс подвода теплоты может быть приближен к изотермическому, если он будет состоять из чередующихся процессов изобарического подвода небольшого количества теплоты с последующим адиабатическим расширением в небольшом интервале давлений (рис. 8.4). Такой процесс может быть осуществлен, например, в газовой турбине при ступенчатом сжигании топлива с последующим расширением продуктов сгорания в отдельных ступенях турбины. После расширения в одной из ступеней турбины рабочее тело подается в промежуточную камеру сгорания, где его температура посредством дополнительного сжигания топлива доводится до первоначальной. Чем больше таких ступеней и чем меньше расширение в каждой из ступеней, тем ближе кривая процесса, представляющая собой пилообразную линию, к изотерл е. Аналогично процесс отвода теплоты путем многоступенчатого сжатия с промежуточным [c.512]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...