Циклы газовых двигателей турбин внутреннего сгорания

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]

Газотурбинные установки (ГТУ) также относятся, к двигателям внутреннего сгорания. В них рабочим телом служат газообразные продукты сгорания топлива, а двигателем является газовая турбина. В газотурбинных установках не применяют механизмы с возвратнопоступательным движением, используемые в поршневых две, что позволяет иметь агрегат большей мощности. Расширение рабочего тела в газовой турбине происходит до давления окружающей среды, в результате чего обеспечиваются более высокие КПД цикла, чем у поршневых двигателей. [c.201]

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]

Стремление повысить верхний температурный предел для получения более высокого к. п. д. привело к комбинированному газовому циклу, в котором в области высоких температур используется поршневой двигатель внутреннего сгорания, а в области умеренных температур—газовая турбина или газовая поршневая машина. [c.243]

Образцовый цикл паросиловых установок (цикл Ренкина) с изоэнтропическим расширением можно отнести к процессам второй группы, т. е. к процессам внутренне обратимым, но внешне необратимым. Теплообмен в котельной установке между продуктами сгорания и кипящей водой является явным нарушением внешнего термического равновесия, так как он происходит обычно при огромных разностях температур между источником тепла я рабочим телом. Этот процесс необратимого теплообмена сопровождается значительным ростом энтропии системы и приводит к потере возможной работы по сравнению с обратимым протеканием процесса. Несмотря на это нарушение термического равновесия между рабочим телом и источником тепла, в большинстве случаев можно считать, что процесс внутренне обратим, так как внутри рабочего тела отклонения от равновесия сравнительно невелики. К процессам второй группы при термодинамическом анализе следует отнести также образцовые циклы двигателей внутреннего сгорания, циклы газовых турбин и обратные газовые циклы в холодильной технике. [c.18]

Газовые турбины сочетают в себе высокие качества и преимущества, свойственные, с одной стороны, паровым турбинам быстроходность, компактность, большие мощности в одном агрегате, с другой стороны, — двигателям внутреннего сгорания возможность работать с высокими температурами цикла и, как следствие, с высокой экономичностью. [c.328]

В ГТУ с замкнутым циклом (рис. 1.1) в отличие от двигателей внутреннего сгорания подготовка рабочего тела и его использование разделены по месту и времени. Газ при низких температуре и давлении поступает в компрессор К, где сжимается и направляется в газовый котел ГК. В котле, в котором сжигается органическое топливо, сжатый газ нагревается до высокой температуры. Подогретый газ высокого давления направляется в газовую турбину ГГ, где, расширяясь, совершает работу, передаваемую на вал установки. Часть работы затрачивается на привод компрессора, а остальная полезно используется для выработки электроэнергии в электрогенераторе ЭГ, отпускаемой потребителям. [c.23]

ЦИКЛЫ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН [c.80]

Легковые автомобили повинны в этом меньше, чем оснащенный дизельными моторами грузовой транспорт. Когда в последнем десятилетии XIX века Рудольф Дизель разработал дизельный цикл , он, не подозревая этого, изобрел самый шумный двигатель внутреннего сгорания из всех известных до тех пор. Дизельный двигатель получил такое широкое признание, потому что он преобразует в работу большую долю данного количества тепла, чем любой другой. Несмотря на большую исходную стоимость, дополнительный вес и пониженную мощность при том же рабочем объеме, дизель оказался значительно экономичнее при длительной эксплуатации, чем бензиновые двигатели, и, конечно, он будет широко применяться еще многие годы. День, когда его заменят газовые турбины, электрические машины или ядерные двигатели, настанет очень не скоро. Поэтому ознакомимся подробнее с причинами шума, производимого двигателями внутреннего сгорания вообще и дизелем в частности. [c.109]

Мы нашли для к. п. д. цикла газовой турбины выражение, аналогичное выражению для к. п. д. цикла двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла в процессе при постоянном объеме ( 31). [c.222]

Эти циклы в основном охватывают все возможные термодинамические схемы работы силовых установок, состоящих из нагнетателя, холодильника, поршневого двигателя внутреннего сгорания, промежуточной камеры сгорания и газовой турбины. [c.48]

Циклы двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин [c.71]

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]

Он существенно отличается от выпущенного ранее (А. С. Орлин и др. Двигатели внутреннего сгорания. Рабочие процессы в двигателях и их агрегатах , Т. 1, изд. 2-е, М., Машгиз, 1957) в связи с изменением учебных планов и программ специальности. Данный курс имеет следующие особенности. В основу положено рассмотрение рабочего цикла комбинированного двигателя внутреннего сгорания, состоящего из комплекса компрессионных и расширительных машин (поршневого двигателя, газовых турбин и компрессоров) и устройств для подвода и отвода теплоты (холодильников, теплообменников, камер сгорания), объединенных общим рабочим телом, совершающим единый рабочий цикл. Рабочий цикл обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания рассматривается как частный случай цикла комбинированного двигателя, состоящего из одного поршневого двигателя. Изложение теории двигателей с внутренним и внешним смесеобразованием проводится параллельно. [c.5]

Рассматривая воздушную машину, газовую турбину и двигатели внутреннего сгорания, мы до сих пор принимали, что рабочее вещество является идеальным газом с постоянной теплоемкостью, который остается химически неизменным. Принималось, что к этому рабочему веществу в цикле подводится тепло и от него отбирается работа. Эти упрощения позволили нам получить формулы, которые определяют существенные связи между основными величинами. Однако результаты, получаемые по этим формулам, существенно отличаются от действительности по следующим причинам. [c.125]

Подобно тому, как сгорание топлива в самом рабочем цилиндре газового двигателя, выдвинуло последний в качестве заменителя паровой машины, так и у паровой турбины наро дился, но еще не возмужал, конкурент — газовая турбина [1]. Приведенная формулировка повторяет убеждения Цейнера и Редшенбахера уже на новом более высоком уровне развития теплотехники. Опять как во времена Цейнера и Эриксона только на основе положения Карно предопределялось несовершенство парового цикла по сравнению с воздушным. Приведенная цитата [ 1 ] может быть названа основной формулировкой доказательств неизбежности замены паровой турбины турбиной внутреннего сгорания, сложившихся в 20—40-х годах [c.199]

Преимущество газовых турбин перед поршневыми двигателями внутреннего сгорания состоит в отсутствии инерционных усилий, вызываемых возвратно-поступательным движением поршня. Эти двигатели, кроме того, позволяют в небольших по размерам агрегатах создавать большие мощности. Препятствием к применению их в энергетике служат высокие температуры, которые не могут быть использованы при существующих конструкционных материалах. El поршневых двигателях эти высокие температуры газов действуют в течение небольшой доли цикла, в то всемя [c.163]

Предложенные циклы принимаются идеальной абстракцией, к которой приближаются двигатели внутреннего сгорания с продолженным процессом расширения, как-то газовые турбины, двигатели с непосредственным воздействием давления газов на столб воды (например насосы типа Гёмфри). [c.465]

Раздельное сжатие и расширение в газовой турбине, в отличие от двигателя внутреннего сгорания, позволяет произвести ряд мероприятий, направленных на увеличение ее эффективного к. п. д. Стремление уве-личиtь к. п. д. турбины привело к усложнению цикла газотурбинной установк I. [c.106]

Все разобранные схемы составлены применительно к использованию турбомашин, но с достаточным основанием могут характеризовать и установки с поршневыми двигателями или генераторами газа. Так, в схеме по рис. 1-3, е паросиловая часть установки сохранит все свои характеристики, если утилизируемые отработавшие газы будут поступать не из ГТУ, а из глушителя двигателя внутреннего сгорания. Установка с использованием в паровой турбине пара, генерируемого в зарубашечном пространстве дизеля, совершает термодинамический цикл, сходный с циклом парогазовых установок по схеме рис. 1-3, б. Камеру сгорания в схемах с предвключенными газовыми турбинами (рис. 1-3, г) можно заменить свободнопоршневыми генераторами газа. [c.24]

В области наименьших мощностей речь может идти об использовании в паровой турбине отходящего тепла поршневого двигателя внутреннего сгорания. В более крупных установках осуществимо сочетание в газовой части цикла турбины и свободнопоршневых генераторов газа — СПГГ. [c.63]

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]

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]

В газовой турбине в отличие от поршневого двигателя внутреннего сгорания расширение рабочего тела не ограничено объемом цилиндра. Поэтому в цикле газовой турбины отвод тепла происходит не по йзохоре, а по изобаре. При этом в идеальном цикле газовой турбины осуществляется полное расширение рабочего тела. [c.231]

В учебниках стала более углубленно излагаться теория реальных газов и водяного пара, что привело к развитию в них обнтей теории дифференциальных уравнений термодинамики значительно развилась также в учебниках теория газового и парового потока и общая теория паровых циклов. В результате создания бескомпрес-сорных двигателей внутреннего сгорания п широкого использования их, а также первых попыток создания газовых турбин в учебниках по термодинамике развилась и общая теория газотзфбинных циклов. Применение пара высоких параметров привело к развитию в конце 30-х годов экспериментальной термодинамики, необходимости постановки опытных исследований физических свойств водяного пара и других веществ в широком диапазоне изменений их параметров. При этом вопрос о паровых таблицах п их точности стал важныл вопросом, имевшим исключительное, можно сказать международное, значение. [c.217]

Пятое издание учебника Сушкова имело следующее содержание (по главам) введение газы основные газовые законы первый закон термодинамики теплоемкость газа газовые процессы второй закон термодинамики дифференциальные уравнения термодинамики циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания воздушный компрессор истечение газов циклы газовых турбин и реактивных двигателей водяной пар паровые процессы циклы паросиловых установок циклы холодильных установок влажный воздух приложения. [c.341]

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]

В установке СПГГ-ГТ удается генерировать для газовой турбины рабочий газ при больших значениях давления и температуры в цилиндре дизеля. В то же время рабочий газ перед турбиной ИхМеет умеренные параметры. В газовой турбине этой установки происходит термодинамический цикл полного расширения, который неосуществим в обычных двигателях внутреннего сгорания. [c.6]

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]

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]

Образцовым циклом двигателей внутреннего сгорания (порпшевых двигателей, газовых турбин и реактивных Двигателей) является обобщенный теорета— ческий цикл двигателей внутреннего сгорания, предложенный проф. Н. И. Белоконем [21. [c.216]

Подобно тому как термодинамический цикл парс турбины отличается от цикла поршневой паровой маш в основном только величиной абсолютного давления ко расширения (0,1—0,2 ата у поршневых машин и 0,С 0,05 ата у паровых турбин), и цикл газовой турбины личаетсЯ от цикла двигателя внутреннего сгорания ) можностью вести расширение газа до атмосферного дз1 ния (1,0 ага), тогда как поршневые д. в. с. производят хлоп при давлении, значительно превышающем атмоо4 ное (до 2,5 ата). [c.408]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...