Циклы газовых тепловых двигателей

Циклы газовых тепловых двигателей [c.108]

Циклы газовых тепловых двигателем [c.111]

ГЛАВА ШЕСТАЯ ЦИКЛЫ ГАЗОВЫХ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ [c.75]

Поскольку в выражение для к. п. д. не входит газовая постоянная R, он, очевидно, для всех идеальных газов одинаков. Характерная особенность цикла Карно состоит в том, что его к. п. д. вообще не зависит от природы работающего тела, как это будет доказано несколько позднее ( 5-5), т. е. при данных и Гз он одинаков не только для всех реальных газов, но и для паров любых жидкостей и при этом больше к. п. д. любого другого цикла п тех же пределах температур. Поэто.му цикл Карно является идеальным теоретическим циклом любого теплового двигателя, хотя в действительности по ряду практических соображении и не осуществляется. [c.100]

В учебном пособии рассмотрены первый и второй законы термодинамики, процессы изменения состояния газов и паров, термодинамические основы работы компрессоров, циклы тепловых установок. Изложены основы теории и рассмотрены конструкции паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, а также компрессоров. [c.672]

Переведем газовый двигатель А (рис. 5.7) в режим работы теплового насоса. В газовом двигателе осуществляется прямой цикл Карно, а в тепловом насосе А (рис. 5.7)—обратный цикл Карно. Паровой двигатель Б по-прежнему получает от источника теплоту q[, передает охладителю q и производит работу l = q[—q , которая полностью используется для привода теплового насоса в этих условиях остается справедливым соотношение (5.14), представим его в форме [c.65]

В свою очередь циклы тепловых двигателей можно разделить в зависимости от рабочего тела на две группы. Общим для циклов первой группы является использование в качестве рабочих тел газообразных продуктов сгорания топлива, которые на протяжении всего цикла находятся в одном и том же агрегатном состоянии и при относительно высоких температурах считаются идеальным газом (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и реактивные двигатели). Характерная черта циклов второй группы — применение таких рабочих тел, которые в цикле претерпевают агрегатные изменения (жидкость, влажный и перегретый пар) и подчиняются законам, действительным для реальных газов (паросиловые установки). [c.104]

Для изыскания наивыгоднейшего теплового двигателя выявилась необходимость произвести оценку ранее сложившихся понятий о совершенстве тепловых схем перспективных двигателей большой теплоэнергетики — паровых и газовых турбин и возможность образования новых циклов. [c.13]

Развитие суперсплавов — отклик на потребность в материалах, обладающих необходимым сопротивлением ползучести и усталости при высоких температурах. В истории техники эта потребность была наиболее острой при создании реактивных авиадвигателей и прочих видов газовых турбин, хотя материалы с подобными свойствами находят применение и в теплообменниках мощных тепловых двигателей с другим термодинамическим циклом. В данной главе дано описание экономических выгод от перехода к более высоким температурам работы тепловых двигателей. Показано, что реализация этих выгод через повышение к.п.д. становится возможной, благодаря применению суперсплавов, хотя последние и отличаются более высокой стоимостью. Описание жаропрочных деталей реактивных авиадвигателей и промышленных газовых турбин дано совместно с описанием разнообразных отказов (разрушения) и необходимыми сведениями о материалах, позволяющими рассчитывать долговечность деталей. [c.49]

Начальное давление газов р зависит от давления воздуха за компрессором и является величиной переменной (см. гл. 2 и 4). В газовой турбине (в тепловом двигателе установки) газы расширяются до конечного давления р (процесс 3—4), близкого к атмосферному, и удаляются через дымовую трубу. При охлаждении рабочего тела в охладителе в ГТУ с замкнутым циклом и в атмосфере для ГТУ с разомкнутым циклом энергия не затрачивается и не получается. Поэтому разомкнутый процесс ГТУ без ущерба для точности расчета энергетического эффекта можно условно замкнуть изобарой охлаждения (процесс 4—1). [c.26]

Первый двигатель получает от теплового источника Ql теплоты, а второй—Qi , отдают же холодильнику соответственно Q2 и Q2 Тогда согласно уравнениям (7.4) Ши (7. Па) к.п.д. циклов газового двигателя т] и парового ц/ соответственно равны [c.126]

Хотя две отрасли техники — теплоэнергетика и холодильная техника — и обладают собственной спецификой, анализ термодинамических процессов в них имеет настолько много общего, что нам представляется целесообразным не проводить полного разграничения анализа прямых и обратных циклов, а, напротив, стремиться выявлять их общность. Такой общий анализ будет полезен для исследователей, работающих и в той и в другой областях техники. История реализации газовой машины Стирлинга, которая применялась вначале как тепловой двигатель, затем как холодильная машина и, наконец, снова в качестве теплового двигателя, является подтверждением полезности такого обобщения. [c.12]

Находя для этого случая экстремальное значение Ур, получаем следующее условие в габаритном газовом цикле Карно степень изотермического расщирения равна основанию натуральных логарифмов, т. е. условием для габаритного газового цикла Карно будет соотношение между объемами ис/иь=е. Тепловой заряд 1 для габаритного цикла Карно при этом оказывается равным ЯТ. Именно при выполнении этих условий в тепловом двигателе, работающем по циклу Карно, будет получена наибольшая удельная объемная мощность, т. е. среднее индикаторное давление двигателей будет максимальным. [c.112]

Для определения графоаналитическим способом при смешанном цикле (при тепловом расчете дизелей) предварительно строят диаграмму энтальпии продуктов сгорания в зависимости от температуры г"=/(/) при изохорном же Цикле (при тепловом расчете карбюраторных и газовых двигателей) строят диаграмму внутренней энергии продуктов сгорания в зависимости от температуры Эти диаграммы были приведены на фиг. 28 и 29. [c.116]

Тепловой расчёт ведётся для двигателей независимо от заданной мощности с учётом расхода единицы топлива на цикл. После определения Pi по заданной мощности находятся размеры двигателя, расход топлива и эффективный коэфи-циент полезного действия. За единицу жидкого топлива берётся 1 кг, а для газового топлива одна килограмм-молекула. Расчёт в килограмм-молекулах [c.352]

Тепловая схема ДВС-ТЭЦ, представленная на рис. 10.40, является аналогом отопительной или промышленной ГТУ-ТЭЦ, ее можно рассматривать как вариант применения парогазового цикла. Утилизация теплоты выходных газов газового двигателя, теплоты охладителей рабочего воздуха после турбонаддува, масла, охлаждающей воды и выходных газов позволяет генерировать в КУ сухой насыщенный пар преимущественно для отпуска теплоты внешним потребителям. Конденсат греющего сетевую воду пара перед подачей в экономайзер КУ проходит через ряд теплообменников, где предварительно нагревается, последовательно охлаждая смазочное масло, рабочий воздух и охлаждающую воду двигателя. В схеме также предусмотрено независимое охлаждение этих потоков с использованием охлаждающей воды циркуляционного контура с градирней для работы ДВС в автономном режиме. [c.485]

В двигателях Стирлинга применяются регенеративные теплообменники (регенераторы), размещенные в каналах, по которым газ перемещается между горячей и холодной зонами двигательной установки. Функцией регенератора является попеременное накопление и возвращение части тепловой энергии, полученной в рабочем цикле двигателя. Передача энергии пульсирующему газовому потоку должна происходить таким образом, чтобы свести к минимуму подвод тепла к установке и в [c.20]

В современной технике Т.у. приобретает особое значение для материалов, применяемых при изготовлении деталей газотурбинных двигателей, в атомной энергетике, химич. машиностроении и др. отраслях, где для рабочего цикла характерен переменный тепловой режим при высоком уровне темп-ры. На рис. 1 показано типичное для работы в условиях Т.у. распределение темп-ры при нагреве и охлаждении лопаток рабочего колеса газовой турбины и приведены соответствующие изотермы. На рис. 2 приводятся фото- [c.313]

В зависимости от рода применяемого рабочего агента тепловые турбины разделяются на газовые и паровые. В данном параграфе рассмотрим газовые турбины. Для изучения термодинамического цикла газотурбинного двигателя вводятся, как и для цикла поршневых двигателей, некоторые допущения, заключающиеся в следующем. [c.175]

Обобщенный комбинированный цикл с промежуточным подводом тепла отражает основные тепловые процессы комбинированной силовой установки (турбопоршневого двигателя) при наличии подачи и сгорания дополнительного топлива в среде выпускных газов поршневого двигателя перед газовой турбиной. Это применяется в тех случаях, когда от силовой установки требуется кратковременное увеличение мощности, т. е. работа с большой форсировкой в течение непродолжительного времени. [c.66]

В разделе Двигатели рассматриваются паровые машины, паровые турбины, локомобили, двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины, ветряные двигатели. Приведены рабочие процессы, схемы и термодинамические циклы, тепловые расчёты, важнейшие характеристики и параметры работы двигателей, методология испытания двигателей и сравнительные данные по расходу топлива. [c.7]

Двигатель Стирлинга является тепловым газовым двигателем поршневого типа с внешним подводом теплоты. Он работает по замкнутому циклу. Процессы, протекающие в рабочих полостях двигателя, легче понять, если сравнить рабочий процесс двигателя Стирлинга с рабочим процессом поршневого двигателя внутреннего сгорания- С этой целью рассмотрим термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга. [c.5]

Наиболее эффективно преобразование теплоты в работу происходит в цикле Карно, состоящем из идеальных процессов с подводом теплоты при постоянной температуре Т и отводе теплоты при постоянной температуре Гг и имеющем КПД т](н= 1—Гг/Гь Для повышения этого КПД необходимо увеличивать Г] и уменьшать Гг. В данном диапазоне максимальной (Т ) и минимальной (Т ) температур эффективность цикла реальных тепловых двигателей — паровых и газовых турбин, паровой машины, двигателей внутреннего сгорания и др. — значительно ниже термического КПД цикла Карйо, но она также повышается при увеличении средней температуры подвода теплоты и уменьшении средней температуры отвода теплоты. Максимальные величины термического КПД при типичных значени- [c.16]

Циклы реальных тепловых двигателей, конечно, много сложнее рассмотренного выше. К примеру на рис. 84 представлена индикаторная диафамма четырехтактного двигателя. И дело не только в различии геометрического рисунка, т. е. в том, что в реальных условиях нет идеальных адиабат, изобар, изохор, точек поворота и т. д. Во многих случаях (поршневые двигатели, газовые турбины, паровые машины и т.д.) рабочее тело после участия только в одном цикле выбрасывается в окружающую среду, а вместо него забирается новая порция рабочей смеси, пара и т. п., и процесс начинается снова (так что о замкнутых термодинамических [c.178]

Прогресс науки и техники открывает дорогу новым методам получения электроэнергии, которые в перспективе, вероятно, позволят вообще исключить тепловые двигатели как ненужное звено в процессах преобразования различных видов потенциальной энергии в электричество. Однако в ближайщее время все способы получения больших электрических мощностей еще будут в той или иной степени связаны с использованием турбомашин либо для перемещения газожидкостных потоков, либо для превращения в механическую работу энергии, выделивщейся в виде тепла. При этом в ряде случаев создаются условия для успешного применения комбинированных паровых и газовых циклов. [c.60]

Многие тепловые двигатели из числа активно применяемых в наши дни относятся к числу "циклических" в связи с циклическим изменением запаса энергии (например, циклы Отто или Дизеля). Циклы Рэнкина (Rankin, для паровой турбины) и Брайтона (Bryton, для газовой турбины) и их различные варианты характеризуются постоянным тепловым потоком. Циклы Отто, Дизеля и Брайтона суть циклы внутреннего сгорания, при которых топливо сжигается в рабочем потоке, и поэтому наивысшая температура цикла достигается не посредством теплопереноса. Однако она зависит от свойств материала деталей, контактирующих с горячим потоком. В газовой турбине, где используется цикл Брайтона, камера сгорания и детали турбины контактируют с "постоянно горячим" рабочим потоком, тогда как в циклах Отто и Дизеля поток попеременно то горячий, то холодный. Следовательно, в циклах Отто и Дизеля пиковая температура может быть стехиометрической, а газовая турбина может приближаться к стехиометрическим температурам лишь настолько, насколько позволяют свойства использованных в ней материалов. В данной главе внимание сосредоточено на работе газовой турбины. [c.49]

Термический коэффициент полезного действия газовой турбины не меньше к.п.д. других тепловых двигателей. Известно, что в поршневых дв1игателях невозможно осуществить адиабатное расширение до атмосферного давления. Когда поршень доходит до нижнего крайнего положения (точка 4 на фиг. 8. 2, 8. 5), то в цилиндре двигателя существует еще давление выше атмосферного и этот перепад давления (р4—рг) не используется для совершения поршнем работы, т. е. дальнейшее расширение рабочего агента не осуществляется, открываются выхлопные клапаны, в процессе истечения газов давление в цилиндре падает до атмосферного давления. Следовательно, в силу самого принципа работы дв1игателя использовать перепад Р4—Р1 невозможно, что приводит к потере определенной работы. В газотурбинных же двигателях полное расширение вполне осуществимо, что увеличивает Т1( цикла. [c.174]

Регенеративный цикл был впервые предложен в 1827 г. и позднее применен в воздушном двигателе. Воздушные двигатели по ряду причин распространения не получили, принцип же регенерации с успехом применяется в современных тепловых двигателях и в металлургических печах в последнем случае отходящие из печл горячие газы проходят через регенеративную камеру и раскаляют уложенный в ней клетками кирпич. Затем газы переключают на вторую такую же камеру, а через первую в обратном направлении пропускают воздух, подаваемый в печь и повышающий нр и проходе через камеру свою температуру за счет теплоты, отданной перед тем кирпичу печными газами. В последнее же время регенеративный принцип получил широкое пр1гменение в паротурбинных установках для подогрева питательной воды, а также в газовых турбинах. [c.127]

Среди сунхествующих решений проблемы создания газотурбинного двигателя надо отметить установки, работающие на ином принципе организации рабочего цикла. В них часть теплового перепада, находящаяся в области высокого потенциала, срабатывается в поршневом % двигателе, и вырабатываемая им мощность идет на покрытие рз боты компрессора. Другая же часть, в области пониженных температур, используется в газовой турбине, создающей полезную мощность установ ки. При коиструктив-ном оформлении удается поршневой двигатель внутреннего сгорания объединить с поршневым компрессором в один компактный агрегат — поршневой генератор газа. Получаемый в таком генераторе газ с давлением З- -б ата и температурой до 550° С используется в газовой турбине. Двигатели с поршневьш генератором газа по экономичности превосходят рассмотренные газотурбинные установки, но они более сложны, требуют качественного топлива (моторная нефть) и имеют ограниченную единичную мощность, поэтому применение таких двигателей может быть выгодным лишь в специальных условиях. [c.496]

Теоретические циклы газотурбинных двигателей. Г азотурбинным двигателем (ГТД) называется тепловой двигатель лопаточного типа, работающий на горячих газах — продуктах сгорания топлива. ГТД (рис. 3.11) состоит из компрессора К, подающего воздух, необходимый для сгорания топлива, камеры сгорания С, в которой непрерывно протекает горение топлива, и газовой турбины Т, на лопатках которой газы расширяются и совершают ра- [c.53]

Двигатели Стирлинга имеют множество различных названий. Наиболее характерные из них — это тепловые воздушные или тепловые газовые двигатели. Обычно им присваивают и специфические названия — двигатели Хейнричи, двигатели Робинсона, двигатели Ренкина—Напира и т. п. о приводит к неоднозначности в их терминологии. Очевидно, что выражение цикл Стирлинга применимо только для идеального термодинамического цикла, а название двигатель Стирлинга — для определенной разновидности машин. С точки зрения принципа действия рассматриваемого двигателя наиболее правильным было бы название тепловая регенеративная машина , но вводить этот термин в настоящее время слишком поздно, поэтому в дальнейшем во всех случаях будет широко использоваться лишь одно название двигатель Стирлинга . Четкое различие всегда можно сделать лишь между теми машинами, в которых управление потоком рабочего тела осуществляется или путем изменения его объема (двигатели Стирлинга), или с помощ ью клапанов (двигатели [c.9]

При ирочих равных у Словиях с изменением теплового заряда в циклах двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин будет меняться эффективный к. п. д. в овя-зи с тем, что работа холо стого хода двигателя будет составлять различную долю от полезной работы дви- гателя. [c.62]

Как правило, тепловые (машины (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и паросиловые установки) работают по схеме, рассмотренной во втором случае, т. е. в них поток рабочего тела при расширении достигает давления среды ро раньше, чем температуры io В двигателях внутреннего сгорания, работающих открытым циклом (с выхлопом гззов нзружу), при этом неизбежна существенная потеря, связанная с тем, что температура отходящих газов значительно выше температуры окружающей среды. Эта потеря на рис. 4-4 может быть измерена отрезком М1В. [c.68]

Большой ресурс работы парогазовых турбин может быть достигнут за счет применения эффективных систем охлаждения деталей и узлов, подверженных действию высоких температур и нагрузок, уменьшения нагрева деталей с помощью тепловой изоляции, теплоотражательных экранов и т. п. и применения жаростойких и жаропрочных материалов и жаростойких покрытий для деталей, подвергающихся воздействию высоких температур и больших нагрузок. Еще больший эффект в увеличении ресурса работы парогазовых турбин, очевидно, может быть получен путем снижения начальной температуры газа — парогазовой смеси. При этом, конечно, снизится и к. п. д. ПГТУ. Но основное достоинство ПГТУ, работающих по новым циклам с регенерацией тепла (особенно с промежуточным нагревом парогазовой смеси), как раз и состоит в том, что, несмотря на понижение начальной температуры газа (по сравнению с авиационными газовыми турбинами), они имеют к. п. д., больший, чем обычные ПТУ, и поэтому являются конкурентоспособными с последними. Поскольку в ПТУ с открытой схемой нагрев рабочего тела осуществляется так же, как и в газотурбинных двигателях, непосредственно в камере сгорания (без применения поверхностей нагрева какого-либо теплообменника), то начальная температура газа может быть более высокой, чем в паровых турбинах, и составлять примерно 1200—1400 К. При этом нижнее значение начальной температуры относится к энергетическим (длительно работающим), а верхнее — к транспортным (авиационным — с меньшим ресурсом работы) парогазовым турбинам. Начальное же давление парогазовой смеси равно 3—30 МН/м . Такие же величины начальных тепловых параметров газа можно принять и для ПГТУ с закрытой тепловой схемой с высокотемпературным ядерным реактором. При создании парогазовых турбин, безусловно, может быть использован опыт отечественного энергетического и транспортного газо- и па-ротурбостроения. [c.78]

В течение каждого цикла рабочий агент вступает во взаимодействие с тепловым источником и объектом работы. Так, например, в установке с газовой турбиной горячие продукты сгорания топлива в камере сгорания представляют шбой тепловой источник, а смесь горячих продуктов сгорания с воздухом, поступающая из камеры сгорания (из зоны сгорания и зоны смешения) в сопла турбины, является рабочим агентам. Компрессор реактивного двигателя, воспринимающий работу, производимую расширяющимся в соплах турбины рабочим агентом, является объектом работы. [c.5]

Классификация и циклы двигателей. Двигатели внутреннего сгорания могут быть поршневыми и беспоршневыми (газотурбинными, роторными). В поршневых двигателях сгорание топлива и превращение тепловой энергии в механическую совершаются внутри цилиндра. В газотурбинных двигателях топливо сгорает в специальной камере, а тепловая энергия превращается в механическую на лопатках газовой турбины. Рабочий процесс в роторных двигателях протекает так же, как в поршневых, но вместо поступательно движущихся поршней применяются вращающиеся роторы. [c.5]

За истекшие 75 лет, в течение которых развитие авто- и тракторостроения было исключительно быстрым, двигателей, работавших по четырехтактному циклу, было выпущено около 400 млн., причем ввиду высокого совершенства цикл остался без изменения. Однако конструкции двигателей, их экономические и мощностные показатели изменились до неузнаваемости достаточно указать, что за это время числа оборотов 1вы росли в десятки, а мощности — в сотни раз. Такое быстрое развитие и совершенствование быстроходных автомобильных и тракторных двигателей -— результат очень большого количества работ, проведенных на заводах, в научно-исследоаательских институтах, на кафедрах высших учебных заведений и в других организациях как в СССР, так и за границей. Эти исследования, помимо решения основных задач, поставленных перед исследователями промышленностью, Ьыявили специфические особенности тепловых процессов, происходящих в быстроходных автомобильных и тракторных двигателях, особенности их систем подачи топлива и работы ответственных деталей, несущих большие, не только газовые, но и инерционные нагрузки. [c.6]

В настоящее время на тепловых электрических станциях устанавливаются преимущественно паровые тур бины. В перспективе можно ожидать применения установок с использованием паро-газовых циклов и газотурбинных установок. Электрические станции с йоршневыми двигателями им 0ют в общем электрическом балансе СССР второстепенное значение. [c.571]

Осуш,ествить непрерывное расширение рабочего тела по адиабате гЬ " сначала в цилиндре поршневого двигателя (от г до Ь"), а затем в газовой турбине практически невозможно, так как процессы выпуска рабочего тела из цилиндра производятся периодически, в виде отдельных импульсов, а процессы течения газа в турбине — непрерывно. При периодическом истечении газов из цилиндра в турбину через выпускной трубопровод происходит расширение и торможение газового потока с переходом его кинетической энергии в тепловую. В результате этого давление в трубопроводе перед турбиной в значительной степени выравнивается, в особенности при выпуске газов из цилиндров многоцилиндрового двигателя в один обш,ий трубопровод, причем потеря располагаемой работы газов растет с увеличением объема между цилиндром и турбиной. Поэтому для осуществления цикла с продолженным расширением с использованием импульса давления (кинетической энергии газов, вытекающих из цилиндра) необходимы усложненные выпускные системы и газовые турбины, рассчитанные для работы при пульсирующей скорости потока газов. [c.12]

Термин двигатели Стирлинга как основное название регенеративных с замкнутым циклом тепловых машин, стал применяться недавно. По-видимому, это название исходит из исследовательских лабораторий фирмы Филипс и относится к 1954 г. До тех пор их называли тепловыми воздушными двигателями или присваивали имена их изобретателей — Баккета, Венама, Лемана, Стирлинга и т. п. Использование в двигателях в середине 50-х гг, фирмой Филипс водорода и гелия в качестве рабочего тела взамен ранее применявшегося воздуха сделало неприемлемым их прежнее название. Попытка назвать их тепловыми газовыми двигателями фирмы Филипс оказалась менее удачной, чем просто двигатели Стирлинга это название уже прочно вошло в современную терминологию. [c.10]

Наиболее ранним из названий тепловых воздушных двигателей, указанным в работе Заринчанга [393], было атмосферическое огненное колесо Амонтона (Франция). Это упоминание относится к 1699 г. Другим примером одного из первых тепловых воздушных двигателей был двигатель Г. Вуда, построенный в 1759 г. на основе модифицированной паровой машины Ньюкомена, работавшей при атмосферном давлении и действующей на принципе горячего или разреженного воздуха. ... В 1797 г. Глэйзбрук впервые описал машину, работающую по открытому газовому циклу с составным рабочим телом. Вскоре после этого (в 1801 г.) Глэйзбрук предложил оригинальное использование замкнутого цикла с повторным использованием рабочего тела.. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...