Тепловые двигатели и нагнетатели. Ляшков В.И. - 28 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Расширение в первой турбине отражается процессом 8–9. Изобара, соответствующая подводу тепла во
второй КС тоже сдвигается вправо (процесс 9–10). Расход топлива здесь подбирают так, чтобы температура T
10
равнялась T
8
. Далее всё повторяется во второй турбине, третьей КС и третьей турбине. Из неё газ направляется
в регенератор, где отдаёт тепло воздуху (процесс 13–14). Процесс 14–1, проходящий при давлении р
0
, – это ус-
ловный процесс отвода теплоты от рабочего тела, замыкающий цикл. В действительности все процессы проте-
кают непрерывно, но для точных расчётов их условно разрывают, оттеняя потери напора в каждом агрегате.
Заметим, что благодаря регенерации тепло q
p
, равное площади под кривой 13–14, возвращается в цикл
(площадь под кривой 6–7), что повышает
t
η цикла.
Запишем следующий тепловой баланс для первой КС: теплота, вносимая в камеру сгорания, при устано-
вившемся режиме равна теплоте уходящих из неё дымовых газов:
)(
т1в18
г
т
т
т17
в
в1к.с1
н
рт1
mmtCtCmtCmQm
ppp
+=++η
,
где m
т1
и m
в1
– массы топлива и воздуха, приходящие в камеру сгорания за некоторый промежуток времени;
н
р
Q
– низшая теплота сгорания топлива; η
кс1
– КПД первой камеры сгорания;
г
р
С ,
в
р
С и
т
р
С – удельные теплоёмко-
сти дымовых газов, воздуха и топлива, соответственно.
Доля топлива g
т1
на один килограмм рабочих газов определяется как отношение масс:
в1т1
т1
т1
g
mm
m
+
=
,
при этом доля воздуха будет (1 – g
т1
). Разделим предыдущее уравнение на сумму масс (m
т1
+ m
в1
), тогда оно
примет вид
8
г
т
т
1т7
в
1тк.с1
н
р1т
g)g1(g tСtСtСQ
ppp
=+−+η ,
откуда находим
),/()(g
т
т
7
в
к.с1
н
p7
в
8
г
1
т
tCtСQtCtC
pppp
+−η−=
кг/кг.
Аналогично находится величина g
т2
для КС2:
т
т
11
г
.
н
p
1т10
г
11
г
2т
)1(
g
tCtСQ
qtCtC
ppск
pp
+−η
+−
=
.
Из теплового баланса для КС3 находится и g
т3
.
Поскольку на практике невозможно обеспечить настолько качественное перемешивание топлива с окисли-
телем, чтобы каждая молекула горючего элемента оказалась рядом с необходимым количеством молекул ки-
слорода, то в реальных двигателях в зону сгорания на каждый кг топлива подаётся количество воздуха
в
д
M ,
превышающее теоретически необходимое для полного сгорания этого кг топлива
в
теор
M . Отношение этих рас-
ходов, как уже отмечалось, называют коэффициентом избытка воздуха α:
в
теор
в
д
1
M
M
=α
.
Величину
в
теор
M рассчитывают по элементарному составу топлива, определяя, сколько кислорода необхо-
димо для сгорания горючего элемента. При этом записывают условные уравнения окисления, например С + О
2
=
= СО
2
, и вытекающее из него стехиометрическое соотношение:
12 кг С + 32 кг О
2
= 44 кг СО
2
.
Составлением пропорций можно определить, сколько О
2
нужно для сгорания углерода, содержащегося в 1 кг
топлива. Такие же расчёты проводят и для других горючих элементов (Н, S
гор
). Зная, что в 1 кг воздуха при нор-
мальных условиях содержится 0,232 кг О
2
, получили следующую расчётную формулу:

Страницы