Газообразные рабочие тела

ОСОБЕННОСТИ ЦИКЛОВ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ГАЗООБРАЗНЫМ РАБОЧИМ ТЕЛОМ [c.131]

В циклах двигателей с газообразным рабочим телом работа сжатия составляет значительную часть работы расширения. Применение конденсирующихся рабочих тел в паровых турбинах и неконденсирующихся рабочих тел в ДВС, ГТУ и РД приводит к существенным различиям конструкции, рабочего процесса, термодинамических и технико-экономических показателей сравниваемых двигателей. [c.132]

Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом [c.124]

Практика использования реальных газообразных рабочих тел показывает, что расчеты, проведенные на основании уравнения Клапейрона pv = RT, далеко не всегда дают достаточно точные результаты. Происходит это оттого, что реальные газы и пары обладают свойствами, выходящими за рамки модели идеального газа. [c.96]

Пары легкокипящих жидкостей применяются в холодильных установках в состояниях, близких к состоянию жидкости, и поэтому к этим газообразным рабочим телам не могут быть применены законы идеальных газов. Аналитические зависимости между параметрами состояния для них в этом случае так же сложны и неудобны при расчетах, как и для водяного пара, когда он рассматривается как реальный газ поэтому при расчетах с этими телами применяют таблицы и диаграммы. В табл. 4-1 даны краткие сведения о насыщенном паре аммиака. [c.203]

Высокая интенсивность теплоотдачи. Влажный пар превосходит в этом отношении все газообразные рабочие тела, приближаясь к свойствам капельных жидкостей. [c.205]

В настоящее время обратный паровой цикл с редуцированием является единственным круговым процессом, практически применимым в компрессионных холодильных машинах и тепловых насосах. Лишь значительное улучшение гидродинамических процессов в турбомашинах позволило бы с успехом использовать газообразные рабочие тела и в этих областях техники. [c.11]

При рабочих давлениях и температурах, применяемых в настоящее время в ГТУ, отношение удельных работ, совершаемых пароводяным и газообразным рабочим телом, составляет величину порядка 4—5. Таким образом, можно в первом приближении утверждать, что при неизменных к. п. д. компрессора, давлении и расходе воздуха каждый процент впрыснутой влаги увеличивает мощность установки на 4—5%. [c.25]

Нецелесообразность первого пути очевидна. Второй же путь, будучи применен к парогазовым установкам, несколько теряет в своей наглядности. В этом случае важно выяснить, на какие элементы рабочего процесса надо воздействовать, чтобы улучшить общий энергетический эффект. Сказанное обусловлено как бинарным использованием части подводимого тепла, так и разомкнутым характером процессов, совершаемых газообразными рабочими телами, и большим влиянием внутренней необратимости этих процессов. Поэтому обычный термодинамический анализ круговых процессов здесь целесообразно дополнить анализом потоков используемого тепла. [c.41]

Контур 1—2—3—4—1 определяет работу газообразного рабочего тела. [c.85]

Несмотря на то, что к. п. д. цикла Ренкина неуклонно растет с увеличением начального давления, комбинированный газопаровой цикл, как это было показано на рис. 3-4, имеет максимум к. п. д. Это объясняется значительным уменьшением к. п. д. газового цикла, влияющего на общий к. п. д., определяемый по формуле (3-30). Таким образом, газообразное рабочее тело ограничивает возможности применения больших степеней сжатия, необходимых для увеличения термической эффективности цикла пароводяного рабочего тела. [c.96]

Отрицательные особенности, свойственные газообразному рабочему телу в области больших степеней повышения давления, сведены в данной схеме к минимуму благодаря применению промежуточных отборов воздуха. Известно, что в РТУ с промежуточным отводом тепла весь воздух обычно сжимается до высшего давления, а затем последовательно расширяется и пропускается через камеры сгорания, используя в них свободный кислород для поддержания горения. [c.96]

Таким образом, сравнение обратимых циклов компрессионных тепловых насосов показывает, что газообразное рабочее тело может обладать преимуществом перед парообразным в отношении минимальной необратимости в теплообменных аппаратах. [c.159]

В настоящее время и в ближайшей перспективе комбинация в единой энергетической установке пароводяного и газообразного рабочих тел может обеспечить термическую эффективность, недостижимую для установок, работающих по раздельным паровым или газовым циклам. [c.180]

Жидкие топливо и окислитель подаются в камеру сгорания под давлением Р2- Поэтому вместо сжатия газообразного рабочего тела в ЖРД осуществляется сжатие жидких компонентов этого рабочего тела. Поскольку жидкость можно считать практически несжимаемой, то сжатие компонентов горючей смеси можно считать изохорным, а поскольку плотность жидкости гораздо выше плотности продуктов сгорания, то изохора 1-2 на рис. 10-42 изображена практически совпадающей с осью ординат. Изобара 2-3 соответствует процессу подвода тепла в камере сгорания, адиабата 3-4 — расширению в сопле. Изобара 4-1 (давление окружающей среды) замыкает цикл. [c.352]

Возможная схема ЯРД изображена на рис. 10-43. Рабочее тело, находящееся в жидком состоянии в баке 1, с помощью насоса 2 прокачивается через активную зону ядерного реактора 5, где к нему подводится тепло. Процесс подвода тепла в реакторе происходит при постоянном давлении рабочего тела. Из реактора газообразное рабочее тело поступает в сопло 4, в котором расширяется и затем истекает в окружающую среду. Из изложенного ясно что с термодинамической точки зрения цикл ЯРД аналогичен циклу ЖРД следовательно, термический к. п. д. цикла ЯРД, как и цикла ЖРД, определяется уравнением (10-95). [c.354]

ДОМ, так же как и другие двигатели Стирлинга, нуждается в системе уплотнений, чтобы изолировать газообразное рабочее тело и воспрепятствовать прониканию масла в заполненные газом рабочие полости. В двигателе Стирлинга наибольшие трудности связаны с уплотнением штока рабочего поршня, расположенным между рабочим поршнем и механизмом привода. Когда в картере нет избыточного давления (т. е. когда в нем поддерживается атмосферное давление), как в рассматриваемом случае, уплотнение штока должно обеспечивать надежную изоляцию рабочего тела, находящегося под высоким давлением, от картера, в котором давление равно атмосферному. В отличие от уплотнения штока уплотнение поршня находится под действием меньшей разности давлений по обе стороны уплотнения благодаря давлению газа в буферной полости. Поэтому проблема уплотнения штока поршня является одной из самых трудноразрешимых. [c.59]

В устройствах, работающих по замкнутому циклу, в том числе и в двигателе Стирлинга, необходимо избегать потерь рабочего тела, поскольку такие потери снижают среднее давление цикла и, следовательно, выходную мощность. Имеется много путей для просачивания рабочего тела из внутренней полости двигателя например, водород под действием высоких давлений и температур будет диффундировать сквозь металлические перегородки, изготовленные из больщинства металлов и сплавов (особенно это относится к нержавеющей стали). Однако чаще всего основной причиной утечки является просачивание газа под давлением около поршней и их штоков. На первый взгляд такую утечку можно ликвидировать, установив обычные уплотнения, т. е. металлические кольца или кольца из шнура, поскольку, например, газовые компрессоры работают при давлениях, превышающих давление в двигателях Стирлинга. Однако рабочие температуры в двигателях Стирлинга выше, чем в компрессорах, и это усложняет решение проблемы уплотнений. В двигателях внутреннего сгорания рабочие температуры сопоставимы с температурами в двигателях Стирлинга, однако в двигателях Стирлинга уплотнения должны работать в атмосфе ре, не содержащей масла, поскольку при попадании масла из картера в рабочие полости происходит его пиролиз и образование углеродных отложений, засоряющих теплообменники и особенно высокопористые регенераторы. Кроме того, масло в картере может загрязняться просачивающимся рабочим телом. Усовершенствование уплотнений не должно производиться за счет увеличения трения, поскольку это может привести к недопустимому падению рабочих характеристик на валу двигателя. Из сказанного видно, что создание работоспособной конструкции уплотнения для двигателей Стирлинга с высоким внутренним давлением представляет достаточно серьезную проблему. Этот вопрос рассматривается в разд. 1.7. Необходимо уяснить, что использование газообразного рабочего тела, находящегося под высоким давлением, делает чрезвычайно вероятной утечку газа безотносительно к степени совершенства уплотняющих устройств. Следовательно, чтобы поддерживать выходную мощность двигателя на одном уровне в течение длительного периода эксплуатации, такая утечка должна компенсироваться. Практически это означает, что на двигателях Стирлинга с высоким давлением должен быть установлен компрессор, автоматически нагнетающий сжатый газ в двигатель при падении давления цикла ниже определенного уровня иными словами, должен быть обеспечен процесс подкачки . Компрессор может быть расположен как внутри двигателя, так и вне его. В двигателе с косой шайбой Форд — Филипс имеется внутренний поршневой компрессор, состоящий из небольших порш- [c.81]

МО к газообразному рабочему телу массой т, кг, заключенному в цилиндр 1 и расширяющемуся под воздействием подводимого к нему тепла (рис. 3.3), при этом поршень 2 перемещается на расстояние I. [c.111]

Рассмотрим один из примеров термодинамической системы. Газообразное рабочее тело помещено в цилиндр, плотно закрытый подвижным поршнем с площадью сечения Р м (фиг. 23). На поршень во взаимно противоположных направлениях действуют сила давления газа рР кг и сила Р кг от некоторого тела, которое будем называть источником р а б о т ы (и. р.). Между источником работы и рабочим телом может происходить обмен энергией в форме работы. Кроме того, в систему входит один или несколько источников тепла (и. т.), т. е. тел, с которыми рабочее тело может обмениваться энергией в форме тепла. При некоторых условиях каждый источник может отдавать рабочему телу или получить от него тепло. Если при таком теплообмене рабочее тело не будет деформироваться, т. е. поршень останется неподвижным, то, согласно уравнению (93), непосредственным результатом теплообмена явится увеличение (подвод тепла) или уменьшение (отвод тепла) внутренней [c.71]

Если под влиянием разности давлений внутри и вне камеры рабочее тело (газ или жидкость) через сопло начнет свободно истекать в окружающее пространство, то равновесие внутренних сил, приложенных к стенкам камеры, нарушится. Давление газа на боковые стенки камеры и сопла будет одинаковым, но на торцовую стенку давление окажется больше, чем на противоположную стенку, в которой расположено сопло, и появится реактивная сила тяги / , величина которой определяется количеством т и скоростью истекающего газа 1 1. Последняя, в свою очередь, зависит от давления и температуры газа (для газообразного рабочего тела). Если в камере будет иметь место газообразование, компенсирующее расход газа через сопло, то реактивная сила не будет ослабевать по мере истечения газа и заставит камеру перемещаться с большей скоростью 2 [c.59]

Реактивные двигатели (РД) — это двигатели с газообразным рабочим телом, в которых химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию продуктов сгорания, расширяющихся в соплах и создающих силу тяги при истечении в сторону, противоположную движению аппарата. Существует классификация РД, в которой эти двигатели подразделяются на две основные группы воздушно-реактивные двигатели (ВРД) и ракетные двигатели (РД). Воздушно-реактивные двигатели подразделяют на компрессорные, или турбореактивные, и бескомп-рессорные — прямоточные и пульсирующие. В воздушно-реактивных двигателях окислителем топлива служит атмосферный воздух. Ракетные двигатели подразделяют на жидкостные и двигатели, работающие на твердом топливе. В ракетных двигателях окислитель топлива (например, жидкий кислород) находится на борту летательного аппарата [21, 24]. [c.154]

Перечисленные и другие задачи рапионального использования тепловых двигателей с газообразным рабочим телом решаются на базе методов и расчетных соотношений термодинамики и теории тепло- и массообмена. [c.158]

Обратный цикл Карно для газообразного рабочего тела изображен в координатах Ts на рис. 20.1 (см. 8.4), состоящий из двух изотерм /-2 и 3-4 и двух аднабат 2-3 и 4-/. [c.256]

Решающее значение в установках с высокотемпературными газовыми турбинами приобретают рациональные схемы эффективного использования в цикле тепла, отводимого в системе охлаждения. Использование газообразного рабочего тела в системе охлаждения нецелесообразно. Можно показать, что, если температура охлаждающего газообразного агента составит величину порядка 150° С, то к. п. д. условного газового цикла, используюп1 его только тепло, отводимое в процессе охлаждения проточной части турбины, становится очень низким или даже отрицательным. [c.205]

В этих условиях общее количество тепла Ql, подводимое в цикле, услоЕЙю можно разделить на тепло Qг , сообщенное газообразному рабочему телу, и тепло Qп,, сообщенное пароводяному рабочему телу. Если обозначить тепло, отнесенное к 1 кг воздуха, через <71, то, пренебрегая весом топлива для схемы на рис. 3-1, получим в случае отсутствия регенерации [c.80]

Обычно считается, что применение насыщенного пара вместо газообразного рабочего тела позволяет намного сократить размеры теплообменных аппаратов, но это справедливо лишь тогда, когда под рабочим телом в газовом тепловом насосе понимают воздух при сранительно невысоком давлении. [c.159]

Для того чтобы упростить изучемие газообразных рабочих тел, в техническую те1рмодинамику введено представление о тах ва-зываемом идеальном газе. [c.15]

Наиболее простым устройством для температурного разделения сжатого газа является вихревая труба Ранка (подробно рассматриваемая ниже), в которой тем иературное разделение происходит в результате сложных и до сих пор не вполне изученных процессов энергообмена при вихревом движении вязкого газообразного рабочего тела. Несмотря на низкую эффективность, вихревые трубы нашли некоторое практическое при.менение. [c.69]

За исключением мокрого Флюидайна , в двигателях Стирлинга используются однокомпонентные рабочие тела, если воздух считать чистым газом. Эти рабочие тела не только однокомпонентны, но и однофазны. Нет никаких причин, препятствующих использованию многокомпонентных многофазных рабочих тел, тем более что такие тела могут дать некоторые термодинамические преимущества, поскольку могут воспринимать более высокие степени сжатия. Тем не менее в настоящее время используются исключительно газообразные рабочие тела, причем практически без исключений только воздух (азот), гелий и водород. Как уже было показано выше, влияние рассмотренных нами параметров не зависит от того, какой из трех газов использовался в качестве рабочего тела. Однако, хотя тенденции и совпадают, конкретные цифры различны. Большая часть имеющейся литературы, если обратиться к публикациям достаточно общего характера, создает впечатление, что водород является наиболее подходящим рабочим телом, и в процессе первоначального изучения нами основных принципов и конструктивных особенностей двигателей Стирлинга это впечатление усилилось. Однако если водород обладает столь очевидными преимуществами, то почему все еще используют и остальные два газа, особенно гелий, хотя он и более дорогой Мы уже рассмотрели некоторые проблемы, связанные с использованием водорода, например необходимость /компенсировать просачивание водорода через материалы, с которыми он контактирует, и повышение хрупкости этих материалов, но если водород имеет такие неоспоримые преимущества, то с этими проблемами надо смириться. В первых аналитических работах (например, [44]) высказываются предположения, что водород является лучшим рабочим телом с точки зрения обеспечения высоких рабочих характеристик только в некоторых режимах работы, в других режимах наиболее подходящими могут оказаться другие два обычно используемых газа. Однако необходимо помнить, что большая часть усилий по совершенствованию двигателей Стирлинга предпринимается с целью установ- [c.102]

Регенератор обычно изготавливается из пористого материала, образующего длинный извилистый канал для протекающего по нему рабочего тела, чтобы обеспечить наибольщую площадь поверхности контакта между материалом регенератора и газом. Высокие значения суммарного коэффициента теплоотдачи в регенераторе достигаются не только за счет развитых теплообменных поверхностей, но п за счет малых гидравлических диаметров. Эти факторы обеспечивают близкую к единице эффективность регенеративных теплообменников при условии, что теплоемкость материала существенно больше теплоемкости рабочего тела. Это условие в общем ограничивает использование регенераторов случаем систем с газообразным рабочим телом. Регенераторы используются на различных крупных предприятиях типа доменных и стеклоплавильных печей, а также на газотурбинных станциях. Эти регенераторы обычно представляют собой крупные теплообменники, размеры которых достигают 40 м и в которых направление потока не меняется в течение периодов, составляющих многие часы. Регенераторы, применяющиеся в современных двигателях Стирлинга, считаются большими, если их диаметр превышает 60 мм, а периоды движения потока в одном направлении составляют несколько миллисекунд. Поэтому большая часть подробных аналитических результатов, полученных для крупных инерционных регенераторов, вряд ли применима для регенераторов двигателя Стирлинга, хотя основные концепции и принципы работы являются, по существу, одинаковыми. В регенераторах малого размера гораздо больщее значение имеют такие факторы, как аэродинамическое сопротивление, влияние стенки кожуха регенератора и задержка рабочего тела. Последний эффект вызван тем, что некоторая часть рабочего тела не может пройти весь канал регенератора. и задерживается внутри него на несколько циклов вследствие сложности природы колеблющегося и возвратного течения, а это отрицательно влияет на характеристики теплообмена в регенераторе. [c.251]

Большинство участвующих в расчете теилофизических характеристик, кроме того, зависит от температуры и давления, и поэтому величины рсравн и Ср следует определять при характерных условиях. Хотя Ха—К является, ио-видимому, наиболее подходящим рабочим телом, в ближайшем будущем будут практически всегда применяться газообразные рабочие тела, но. [c.311]

Идеальные и реальные газы. Превращение теплоты в механическую работу в тепловых установр ах происходит при участия рабочего тела, которым является газ или пар. Газы, которые встречаются на практике, называют реальными. Молекулы эти я газов имеют конечный объем, между ними существуют силы пр ь тяжения, существенно влияющие на их параметры. Молекулы газа, заключенного в сосуд, находятся в непрерывном хаотическом движении. При этом они сталкиваются друг с другом н со стенками сосуда. Таким образом, молекулы обладают кинетической энергией хаотического движения. А так как между молекулами существуют силы сцепления, то они обладают еще и определенной потенциальной энергией взаимодействия, которая зависит от расстояния между ними. Для простоты изучения свойст. газообразного рабочего тела введено понятие — идеальный газ. [c.90]

Земли лишь вблизи равноденствий (вследствие несовпадения плоскостей экватора и эклиптики) на 72 мин за одни сутки (в это время на наземной станции ночь и потребление энергии невелико). И никаких облачностей Микроволновый луч может быть направлен в любую точку почги целого полушария, а наиболее выгодные места создания наземных СЭС далеки от потребителей. Преобразование солнечной энергии в электрическую может производиться с помощью фотоэлементов (большинство проектов) или с помощью теплового двигателя, использующего систему зеркал для нагрева газообразного рабочего тела, например гелия. Масса орбитальной СЭС должна составлять несколько тысяч тонн, а ее размеры измеряться, возможно, десятками километров (если мала ширина), передающая антенна может иметь 1 км в диаметре. Слишком большая мощность СЭС на орбите невозможна некуда девать избыточное тепло. [c.169]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...