Термодинамический анализ

Проанализируем влияние температуры газа на удельную работу цикла двигателя.

Будем считать процессы сжатия и расширения изоэнтропным, а удельные теплоемкости воздуха и газа – равными. Тогда

(1.1)

откуда видно, что с повышением Т_г^* удельная работа растет линейно.

Применение охлаждения деталей требует отбора охлаждающего воздуха от компрессора, в результате чего мощность турбины снижается. Представленная на рис. 1.7 в удельных параметрах термодинамическая диаграмма не изменяется, а в выражении для удельной работы следует учесть значение относительного отбора воздуха на охлаждение :

(1.2)

Характер зависимости L от Т_г^*, как и в предыдущем случае – линейный.

Как видно из (1.1) и (1.2), а₁ < а, поэтому скорость роста удельной работы с увеличением Т_г^* у двигателей с охлаждаемой турбиной ниже, чем у двигателей без охлаждения.

Очевидно, при сохранении схемы системы охлаждения для поддержания заданной температуры деталей с увеличением Т_г^* требуется увеличивать количество охлаждающего воздуха. Предположим, что расход охлаждающего воздуха пропорционален температуре:

. (1.3)

Подставив (1.3) в (1.2), получим:

(1.4)

Таким образом, увеличение относительного расхода охлаждающего воздуха с повышением температуры газа еще сильнее замедляет рост удельной работы цикла.

Как будет показано в дальнейшем, зависимость расхода охлаждающего воздуха, потребного для поддержания заданной температуры деталей, от температуры газа – нелинейная и имеет вид

(1.5)

Подставим (1.5) в (1.2):

(1.6)

На рис. 1.8 представлены зависимости (1.3) и (1.5), а на рис. 9 – зависимости удельной работы термодинамического цикла от температуры газа, соответствующие формулам (1.1), (1.2), (1.4) и (1.6).

Таким образом, из-за увеличения потребных отборов воздуха на охлаждение рост удельной работы замедляется, и дальнейшее повышение температуры газа становится нецелесообразным.

Дальнейший прогресс становится возможным только в случае применения новых способов охлаждения.

В рамках рассмотренных зависимостей эти новые способы должны уменьшать значения коэффициентов k и q формулы (1.5).

2 АНАЛИЗ УСЛОВИЙ РАБОТЫ ДЕТАЛЕЙ
ОСЕВЫХ ГАЗОВЫХ ТУРБИН

Дата добавления: 2015-08-26