Идеальный цикл газотурбинного двигателя
Газотурбинные двигатели относятся к ДВС. Они обладают многими преимуществами по сравнению с поршневыми двигателями. Это, в первую очередь, большие мощности при сравнительно малых габаритах и достаточно высокая экономичность.
В качестве компонентов топлива в газотурбинных двигателях используются жидкое или газообразное горючее и воздух как окислитель. Принципиальная схема авиационного газотурбинного двигателя приведена на рис.5.7, где 1 – компрессор, 2 – камера сгорания, 3 – турбина, 4 – реактивное сопло
Рис.5.7
Сжатый в компрессоре воздух с высоким давлением и значительной температурой подается в камеру сгорания, туда же через форсунки поступает горючее. Перемешанная топливная смесь воспламеняется и сгорает. Высокотемпературные продукты сгорания устремляются к расширительной машине – турбине. В сопловом аппарате рабочее тепло разгоняется до высокой скорости, а на рабочих лопатках турбины кинетическая энергия потока преобразуется в механическую работу, приводя во вращение ротор турбины. От ротора турбины крутящий момент передается компрессору и другим потребителям мощности.
В некоторых типах авиационных газотурбинных двигателей часть энергии рабочего тела используется для создания реактивной силы (тяги двигателя).
В газотурбинных стационарных и авиационных двигателях сгорание топлива осуществляется при постоянном давлении.
Идеальный цикл изобарного газотурбинного двигателя, рис. 5.8, включает следующие процессы:
1-2 – адиабатный процесс сжатия рабочего тела в компрессоре;
2-3 – изобарный подвод тепла;
3-4 – адиабатное расширение рабочего тела в турбине;
4-1 – изобарный процесс отвода тепла в окружающую среду.
Заданными в цикле являются параметры на входе в компрессор p1, v1, T1, степень повышения давления = р2/р1 и степень предваритель-
Рис. 5.8 ного расширения = v3/v2 = T3/T2.
Параметры состояния в характерных точках определяются аналогично
рассмотренным выше циклам.
Точка 2: p2= p ; v2 = v1 ; T2= T1 .
Точка 3: p3 = p2 = p1 ; v3 = v1; T3= T2 = T1 .
Точка 4: p4= p1 ; v4 = v1; T4 = T1 .
Значения теплоты q1 и q2 в изобарных процессах будут равны:
q1 = cp (T3 –T2) = cp ( ) T1 и q2 = cp (T4-T1 )= cp( -1)T1.
После подстановки q1 и q2 в выражение (1.21) получим значение термического КПД цикла газотурбинного двигателя в виде:
. (5.6)
Из выражения (5.6) следует, что термический КПД газотурбинного двигателя зависит только от степени повышения давления и показателя адиабаты продуктов сгорания. С увеличением и кзначение растет.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 2199;