Термодинамические циклы газотурбинных установок
Различают два термодинамических цикла ГТУ: циклы с изобарным подводом теплоты – цикл Брайтона (рис. 4а) и с изохорным подводом теплоты – цикл Гемфри (рис. 4б).
Рис. 4. Термодинамические циклы ГТУ: а) Брайтона, б) Гемфри
Основными характеристиками термодинамических циклов ГТУ являются: § § § Термический коэффициент полезного действия цикла Гемфри может быть определен из соотношения
а термический КПД цикла Брайтона по формуле
Сопоставление значений термических КПД циклов газотурбинных установок при одинаковых исходных параметрах и степени повышения давления рабочего тела в процессе сжатия показывает, что
Следует отметить, что циклы поршневых ДВС характеризуются изохорным отводом, а циклы ГТУ – изобарным отводом теплоты. В реальных ГТУ и ДВС процессы сжатия и расширения не являются адиабатными. С достаточной для технических расчетов точностью их можно считать политропными с постоянными показателями политропы.
Пример расчета термодинамического цикла Поршневого двигателя внутреннего сгорания Рассчитать термодинамический цикл поршневого ДВС (рис. 5), если рабочим телом является 1 кг смеси идеальных газов следующего состава: ü кислород ü азот ü углекислый газ ü водяные пары Процессы сжатия и расширения в цикле политропные. Показатель политропы в процессе сжатия (1-2) равен
Кроме того, заданы степень сжатия
Рис. 5. Термодинамический цикл ДВС со смешанным подводом теплоты
Определить: 1. Значения параметров и функций состояния в характерных точках цикла 2. Изменения функций состояния 3. Работу цикла 4. Как измениться термический КПД цикла и его термодинамическое совершенство, если политропный процесс расширения (4-5) заменить на изотермический? Изобразить цикл в координатах 1. Определение характеристик рабочего тела. Из справочной литературы определяются молярные массы компонентов газовой смеси
С редняя молярная масса смеси
Газовая постоянная смеси
Интерполируя справочные данные (Приложение. Табл. 1) [3], находятся значения изобарной теплоемкости идеальных газов – компонентов смеси
а затем определяются средняя удельная изобарную теплоемкость средняя удельная изохорная теплоемкость
и показатель адиабаты смеси идеальных газов
2. Расчет термодинамических параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (рис. 5). Точка 1
Точка 2
Точка 3
Точка 4
Точка 5
Результаты расчета заносятся в таблицу 1. Таблица 1 Значения параметров и функций состояния в характерных точках цикла
3. Определение функции состояния рабочего тела в характерных точках цикла ( а) Внутренняя энергия (
б) Энтальпия (
в) Энтропия ( Принимаем, что теплоемкость рабочего тела не зависит от температуры, тогда
Найденные значения функций состояния рабочего тела заносятся в таблицу 1. 4. Изменение функций состояния в каждом процессе цикла Результаты этих вычислений заносятся в таблицу 2. Таблица 2 Изменение функций процесса и состояния в процессах цикла
5. Находим термодинамическую Процесс 1-2 – политропное сжатие. Характеристика сжатия
Процесс 2-3 – изохорный подвод теплоты.
Процесс 3-4 – изобарный подвод теплоты.
Процесс 4-5 – политропное расширение. Характеристика расширения
Процесс 5-1 – изохорный отвод теплоты.
Результаты вычислений заносятся в таблицу 2. Проверка полученных результатов проводится по первому началу термодинамики для каждого процесса и цикла в целом
Проверка полученных результатов показывает, что относительная погрешность расчетов, наличие которой связано с проводимыми округлениями, составляет 6. Определяем работу цикла
где
7. Изобразим цикл поршневого ДВС в координатах Рис. 6. Термодинамический цикл поршневого ДВС со смешанным подводом теплоты
а) Расчет промежуточных точек для построения цикла в координатах
Промежуточная точка Выбираем
Промежуточная точка Принимаем
б) Расчет промежуточных точек для построения цикла в координатах Промежуточная точка Принимаем
Промежуточная точка Принимаем
Промежуточная точка Принимаем
Промежуточная точка Принимаем
Промежуточная точка Принимая
8. Проведем расчет термодинамического цикла поршневого ДВС с изотермическим расширением рабочего тела в процессе 4-5. При данном изменении в цикле определяем термодинамические параметры состояния в точке 5′:
Рассчитываем термодинамическую работу Процесс 4-5 ′
Процесс 5 ′ -1
Находим работу цикла
где удельное количество теплоты, подведенной к рабочему телу
термический КПД цикла
КПД цикла Карно остался неизменным, так как не изменились минимальная 9. Замена политропического процесса расширения с показателем политропы
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|