Лепёшкин Гидравлика (1003560), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Если проводить сравнение тех же ттттклов при условии, что у них одинаковы максимальные темпервтуры, т,е. температуры в конце подвода теплоты (общая точка 7 на рис. 9.2)„то теплота, потрза!енная на пОлезн«ю Работу, в цикле Отто Опреттеляется !ЯО- шалью АСаЪа.*, а в ттикле Дизеля — площддью АСтУЕ. Так как первая меиыне,, то при тжих условиях цикл Дизеля является более аффективным, В тех случзях, когда недопустимы высокие температуры в котгце хола сжатия (Например„в бензиновых двигателях), используктг цикл Опо. Дизели работшот на топливе, которое допускает высокие темперазтУры в КОицс хОда сжатиЯ, ИО Ограничены пО максимзльнОй ,р ур (в У), ток!у н у и цикл Дизеля или смстлзнпый тппгл.
На современных дизелытых двкпвтелях в осцовпом ттрименяют смешшптый цикл, так как он позволяет сцизить максимальную темпе(етуру (в точке Е) и одцовремещю использовать кгвтюсы~ Ни~ля Огго. Так обр ом, Табели грз ы поз Оляют пров сп1 с!тавиение эффективности использомзния Различных термодинамических пиклов двигателей, а также качественный анализ влияния различпых параметров па их Работу.
Для количествепной оценки эффективности работы двигателей следует вычислить их термические КПД, которые определяются способом, рассмогренттыкт в !юдразл. 8.6. Для этого необходимо оценить плоцкзль бАЕтт на рис. 9. 1, 6, которая пропорциональна отведенной теплоте О,ъ и гиощздь (аС2:"ХЕТТ', котттрая пропорциональна Поатаслвииой ТЕПЛОТЕ О а, З Затеы ГЮДСтаатттъ ттл Зиаатстшл В фЗРМУ- лу (Х, !5). 9.3. ! азотурбинные двигатели 1 азот)3«бипные двигатели также Оп к»сйт к лйиГйтелям гй«ут(«енцего сгораг«ня. ! Язотурби«и«ые дашт«гела! Можно разделить нй дйиГателн с пОЛВОлОм теплОпа щ«к гтосий«ином ла«ьтенк«! Н»!Вигателг! с пода«й«ом те!«лоты при постоянном обьеме. Наиболынее нриме- НЕНИЕ В СОВРЕа«снимх П«ЗОТУРбинных двигателях нашел способ подВОлй теплОты при постОянном лавленкг!.
На рис. 9.3 представтена схема Газотурбннт«о«т«лй««тате»гя, и которую Включены его основные узлы. Насос подачи топлива 1, компрессор 2 (ОбычнО лопастного тн«гй) и турб«пп«г!е колесО 4 установлены нй Обшем валу 5. Вран!ение «яьта 5й раб!очем Режиме Об«юпечивает турбинное колесо 4. При Врац«енк!! Вала 5насос 1осушестВляет подачу тОплива В камеру сгорания 3, й $Омп!Я.ссОР 2 нагнетает тула Воздух. В камере 3 происходит сторанне рабочей смеси (подйод теплоты Ц»«),Сгоревн«ая газовая смесь поступает под больм р л» урби», б .
В)к«- щепке. Нз турб««иы От)я«бота!И«ая п«зоййя смесь направляется нй Выход (Отвод теплоты (лз). После рассмсчрення при Гпнпгй работы газотурбг«нного дйг«гйтеля изучим его ри-диаграмму. Термоп««нам ическнй цикл начинает. Сй й КОМЩ«ЕССОРЕ 2, где проиСКОЛит адгыбйпо«еское Сжйтие ВОЗдуха, поступившего из Окружаю«цей сргл«а. На рона««йгрйммс этОт процесс отображается аднабатой АС (ркс. 9А, а). Далее в камере 3 прн сгорании происходит подвод теплоты. В двигателях с подводом тощ«оты О»! при постоянном давлеии«! (Цикл Брайтона) это Осуществляется по нзобаре СУ„В в дви«йте»«ях с подводом теплоты ('.)»!" при постоянном объеме (цикл Гемфри) — по изокоре С~ь Затем в турбинс про!«Сходят аднабатический процесс раси!ирония Гй:я«по линии 2«Е (илн У,Е) к условный изобарический процесс Отвода теплоты Оо — выбРос Газовой смеси ПРОПУктой сгоРания (линия Е»! на рис.
9.4, а). Нй рис. 9.4, б представлена г Ю-диаг)л«мма тек же циклов, причем ее характерные точки соответствуют одноименным точкам на рв-диаграмме. УЖ-лиа«раммй позволяет провести сравнение лйух Разных ц««клов Газотурбинных дйихатслей. Так, плогцаль А С2' ЕопРедеяяет тег«лоту, нспользойанну«о лля соверцгения Раб«ггы в пнк- ЛЕ С ПОЛВОЛОМ ТЕПЛОТЫ Щаи ПОСТОЯННОМ ЛВВЛЕНКИ (р м СОПЯ), Ряс. 9.3. Схема пдогщбннного»«а««гателн: à — н»на««ана«г! напк: 2 - - яомнягаой', 3-- а«экга снам!«Вн: 4 — ватан!«Вга а««ааао! а " Ркс.
9.4. Д««ацк«ма«ы гкютурбннного ланга«етн: а — »«и-лнаггома«а; 6 —. И-»«на«та««ма а площадь АСУ,Š— аналогичкую Величину в пнгоче с полволом те«ш«ггы «три Г«ост«й«нг«ом обьеме (!»" Сопят) (йк кйк 5«гу»а 5агае то цикл с Г«одйолом Теплоты при постоянном обьеме зффектквнее цикла с подволок теплоп» при постоянном ллилеп««и, и его термический КПД йьпне. Значения термическ««к КПД «)» газотурбинных двигателей можно найти ранее описанным методом. Для этого следует вычвл«ГП плон«адь 6АЕ!т на рис. 9.4, 6, коврйя пропорциональна теплоте О»н отводимой щ системы, а жпем — пло«!«аль 6АС2«ЕИ (при под!к«де теплоты с р =- сопи) клк 6АСУ«Егг' (прн пол«юле теплопа с н».= соп, )„рые НР Ор н и лвеле ! ° те а!.
Полученные значения следует полсгавить й (3,15). Особенности конструкции камеры сгорания двигателя с подйо- ЛОМ'П.'ПЛОТЫ ПРН ПОСТОЯННОМ Объеме приволлт К СУшестйенно Пульсируюгкнм режимам работы. Позтому, несмо«ря на его более высокий термический КПД по сравнению с КПД лля «твкппеля с подводом теплоты при постоянт«ом давлении, он «лирокого прнМЕНЕНкй В ЙРВКПГКЕ НЕ Нй«НЕЛ, 9.4. Реактивные двигатели Рейктнйные лйигйтели бывйют йозйушно-рейктт«й««ые, к ко«т«- рым относятся бескомпрессорпые к турбореактивные (компрессор!!ые), а также ж!«Лкостно-Реактт!«я«ые.
Конструктив««ая схема бескомпрессорного йо~«уши««-реактивного двигателя Г«рн!«е««ет«а на рис. 95, а. Проточную ать рассмат- риваемОГО двигателя мОжнО услОйно разлелить на три сОс«явные частт«. 3»««асгок от сечения! -1 до сечения П вЂ” 1! принято называть диффузором, далее От сечения П вЂ” П до сечения Ш вЂ” Ш располагается камера сгорания и, наконец„от сечения Ш- Ш ло сечения 1У вЂ” 1\» -- сопла. 113 (! и! гп ! (у( ! ! !(! Вл г» ! ! Р»г и! »»» !»» г1 и ! (и! гхг! Р!!с. 95.
((онструкгивкыс схемы бескомггрсссарнгпо воздушно. рсзхтнвгюго (а)„турбореактивного (6) к хгиакасп!о-реактивно!а (в) лзигзтслсй; ! — гиии пвзвг»зв тпппввв.' Л вЂ” кажа» хпмпввсспг»в: 3- ьйз; 4- тхт»нв! Йвм:, впавсп; 3 — хвпвв пгхпххгв пхпсапсвв и ) ((! ~ гч ~ Возлушпьгй поток поступает в лиффутюр и движется в пределах него с нарастанием лавлення от л„ло рг(см. график на рис.
9.5, а). В сечении И--И осуи(еспвляетстг ьч!рыск топлива, которое подводится через канал 1„н затем !бнзнсхолн! его сгорание (ло сечения Ш-!И). Давление в пределах камеры сгорания будем считать постоянным: р, = рс При движении газовой смеси продуктов сгорания через со!ело (от Ш вЂ” (И ло ! ⻠— Р!) происходят падение давления ло велнчнны р, и рост скорасгн. В результате нн выходе из сопла поток выест высокую скорость, зн счет которой создастся реактивная сила тягт!. После рассмо!ренин работы воздушно-реактивного двигателя изучим сгори диаграмму.
Будем счнтв!ъ„что процесс нарастания ланления в лиффу."юре (от ! — ! ло И-И) является алнабатнческкм (алнабата АС на рнс. 9.6, а). Подвал теплоты Дп пронсхогтит н камере сгорания при постоянном давлении р„= р, (линия СУ иа рнс.9.6, п). Процесс расгниренкя газовой смеси продуктов сгарагвтя в сощгс (от Ш вЂ” И! ло !"хг- (Ъг) также будем считать адиабнтнческим (лнния УЕ на рнс. 9.6„а). а опвл теплоты (;и с потоков! прог~ктов сгтгранг!я — усиовгго изобнрн»гесюгм (линна ЕА на рнс. 9.6, гг), ((4 ! пс' 9 (» Дгпггрзммм реактивных лвпггггсзсГс и — !»х зпа'Рамх»в; 6 — твоим ГФВ! чв Иа рис. 9.6, 6 показана У5'-линг(х!мма двигателя причем ее харнктерньк точки соатнетству(от олнонменным точкам йв дннграымы.
Ис!ктльзуя 73-диаграмму и в!стол!о(у, иззу*иную в полразд. 8.6„ можно найти термический КПД рассматриваемого двигателя. Для этого следует вычислить плошадь 6АСУЕН на рис 9.6, 6„которая пропорциональна подведенной теплоте О„, и плоглаль бАЕН, которая пропорциональна отведенной теплоте (),н а згггсм полсгавить нх в Форх!уяу термического КПЛ (К (5). Эксплуатация лш пня о двигателя высокозффектнвна при больших скоростях попжн воздуха на входе в него, т е. прн больших скоростях объекта, на котором он используется. В этом случаелавление в конце лиффузора р„(сечение И-! ! на рнс, 9.5, а) достигает высоких значений, увеличивается гиоща!(ь АДЕ на рис.
9.6, 6, соответствующая теплоте, исгвэльзуемой на работу, н растет термический КПД двигателя. Испальзсеаике таких лвигзтелей нн абьектнх» лвн!к)тцнхся с низкими скоростями м»алоэффекттгвио. Этого недостатка лишен воздушно-реактивный двигатель, у которого пролувкн потока обеспечивается принудительно (компрессором), На рнс. 9.5, 6 представлена олпа из возможных конструктивных схем такого лвигателя, получившего название турбо(мнктннный.
Рассмотрение этой схемы целесообразно гг(юволвггь в сравнении с прслылун(ей (см. рнс, 9 5, гг), Утурбореактквноголнн!'ателя мелглу лнффузором н каме(хгй сгорания помещен компрессор, прелставляюцнй собой несколько последовательно установленных на общем залу 3 лог!ватных колес 2, Внл 3 приводится во вращение турбиной 4, установленной сразу после камеры сгорания (за сечением И!-И!).
Таким образом, газы, выб(хгсываевгыс нз камеры сгорания» застагьтяют врал(атъся турбинное колесо 4, з ее вращение перелается через общий нал 3 лопасппзм колесам 2 компрессора, которые обеспечивают продувку потока через лвнгатель. ((5 В таком Двигателе, кроме повьннения давления В диффузоре ло )»„происходит его Дополнительное повышение в компрессоре ло 3»„(см.
1)я!фнк на рнс. 9.5, 6). Это»тлгьтсние будем считать постоянным в пределах Всей камеры оперения (»»„= р,!). Снижение давления в этом двигателе будет пройсХОЛ1пь В турбинном колесе 4 и д11»1сс в СОплс ЛО р = р . В этом случае Ли, Диаграмма удлннится вверх (см, рнс. 9.6, и) и цикл турбо)н»активного лвнгателя осуществится по контуру А -+ -1 С! -» У! -+ Е» х А, ТЯ-лиат;тыа также улз!иннтся в напрев»!енин осн 7'(с~. АСлУ,ЕА на рис. 9.6, 6). Из р в!гения 75-ли~1р~мм бескомпрессоргюго н турбореактивного Двигателей следует вывол, что ТСПЛОТЪ, ИЗРасходованнаи На райщ» В ТурбопезктнвйОМ Лвигатсле, больше на величину, пропорциональную площе»ГН СС!212 на рнс, 9.6, 6, Неким Образом, его эксплуатацггя более эффективна, т.е.
Двигатель нысет больший термический КПЛ ГЬ. Значение э!Ого КПД может быть опрелелено по методу, использованному лля бесКОмпрсссОрнОго ДВИГателя. В рассмогренных реактивных двигателях одним из важнешних факторов„обсспечишю1цнх их рабату, Является поток воздуха. Олнако существуют ус»!Ойия, когда создать такой пот!ж невозможно, например, при эксплуатации Двигателя в космосе нли бурении сверхглубоких скважин.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
