книги / Техническая термодинамика и теплопередача

происходит быстрое сгорание при постоянном объеме (рис. 26). Окончательное догорание смеси происходит в цилиндре 2, как

и в компрессорных двигателях при постоянном давлении.

Рис. 27. Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты

топлива в предкамере);

си в цилиндре); 4- 5 - адиабатное расширение продуктов сгорания;

5 - 1 — изохорный отвод теплоты д2 (выпуск газов).

Определение термического КПД цикла Тринклера:

где Г,, Т2— температура воздуха, поступающего в двигатель; Г„ Т41 Т5— температура газов после сгорания топлива и на

выходе из двигателя.

Выражение (4.2) позволяет получить формулы для г|, цик­ лов Отто и Дизеля. Если принять Г4= Т3, то

сЛ-т,)

Л? = 1- с Л - т })-

Если Г2= Т3, то

Сравним рассмотренные циклы Опо, Тринклера и Дизеля при одинаковых конечных давлениях и температурах и неизменном количестве отве­ денной теплоты (q2 про­

порциональна площади 51АВ5 = const; рис. 28).

При одинаковых средних температурах отвода теп­ лоты Т * средняя темпера­

тура подвода теплоты Ггср в цикле Дизеля выше, чем в цикле Тринклера, а в цик­ ле Опо ниже, чем в цикле

Рис. 28. Сравнение циклов

Тринклера: Т% > Т$ > Т$.

Учитывая, что средняя тем­ пература отвода теплоты в

Цикл, который реализуется в современных дизель-моторах, пред­ ложил доктор технических наук, профессор Тринклер Густав Васильевич. Он также предложил двигатель, в котором жидкое топли­ во впрыскивалось непосредственно в цилиндр через форсунку без вспо­ могательного компрессора. Топливо впрыскивалось в цилиндры с по­ мощью специального поршенька.

В 1904 г. был построен первый двигатель со смешанным циклом подвода тепла. Экономичность двигателя была высока. В 1905 г. на­ чался выпуск таких двигателей, но их надежность оказалась невелика, и новые двигатели распостранения не получили.

После Октябрьской революции он принимал активное участие в соз­ дании многих отечественныох двигателей, был инициатором примене­ ния прямоточно-клапанной продувки и вел большую педагогическую работу в Горьковском институте инженеров водного транспорта.

Сначала воздушный компрессор сжимает атмосферный воз­ дух, повышая его давление, и непрерывно подает его в камеру сгорания. Туда же топливным насосом непрерывно подается необходимое количество жидкого или газообразного топлива. Затем образующиеся в камере продукты сгорания выходят из нее через сопловой аппарат с повышенной температурой и почти тем же давлением, что и на выходе из компрессора. Сле­ довательно, горение топлива происходит при постоянном дав­ лении.

В газовой турбине продукты сгорания адиабатно расширя­ ются, в результате чего их температура снижается, а давление уменьшается до атмосферного.

Весь перепад давлений р3- р , используется для получе­ ния технической работы в турбине /тю. Большая часть этой ра­ боты lt расходуется на привод компрессора; разность /тю - /к

является полезной и используется, например, на производ­ ство электроэнергии в электрогенераторе.

Заменив сгорание топлива изобарным подводом теплоты (линия 2-3 на рис. 30), а охлаждение выброшенных в атмосфе­

ру продуктов сгорания — изобарным отводом теплоы (линия 1-4), получим

цикл ГТУ:

4-1 (сс/)— отработанные газы выбрасываются в атмосферу.

Полезная работа ^изображается площадью, заключенной внутри контура цикла (площадь 1-2-3-4). На рисунке видно,

что полезная работа равна разности между технической рабо­ той, полученной в турбине (площадь 6-3-4-5), и технической

работой, затраченной на привод компрессора (площадь

6-2-1-5).

Вычислим КПД ГТУ:

Q p t W iL j Ш 7 -1 -Р cp ( h ~ h )

считаем ср= const.

Одной из основных характеристик цикла ГТУ является сте­ пень повышения давления в компрессоре п равная отноше­ нию давления воздуха после компрессора р2 к давлению пе­

ред ним р,, т.е.

71 = Р2/Р г

Выразим отношение температур через степень повыше­ ния давления из уравнения адиабаты:

4.3. Процессы в компрессионных машинах

Мышление является страданием.

Аристотель

К компрессионным машинам относятся компрессоры, вен­ тиляторы и насосы. В этих машинах осуществляется повыше­ ние давления (компрессия) рабочего тела за счет совершения над ним работы. В насосах рабочим телом является жидкость, в компрессорах и вентиляторах - газ. В отличие от вентилято­ ров, имеющих небольшое избыточное давление, компрессоры и насосы предназначены для создания более высоких давле­ ний.

Р

Рис. 31. pv-диаграмма и схема поршневого компрессора

Рассмотрим термодинамические процессы, протекающие в идеальном поршневом компрессоре (рис. 31), не имеющем вредного пространства (когда в крайнем левом положении поршень 3 касается цилиндра 4 без зазора), и при отсутствии

трения и потерь работы.