- •Термодинаміка, теплопередача і теплосилові установки.
- •1. Основні вихідні поняття та визначення термодинаміки.
- •2.2 Робоче тіло і термодинамічна система.
- •Основні положення розрахунків суміші ідеальних газів.
- •2. Перший закон термодинаміки.
- •2.1. Внутрішня енергія робочого тіла.
- •2.3. Робота зміни об’єму.
- •2.4. Перший закон термодинаміки.
- •2.6. Ентропія.
- •3. Термодинамічні процеси ідеальних газів
- •3.1. Аналіз рівноважного ізохорного термодинамічного процесу.
- •3.2. Аналіз ізобарного термодинамічного процесу.
- •3.3. Аналіз ізотермічного термодинамічного процесу.
- •3.4. Аналіз адіабатного процесу.
- •3.5. Аналіз політропного процесу.
- •4.1. Оборотні і необоротні термодинамічні процеси.
- •4.2 Прямі і обернені термодинамічні цикли.
- •4.3 Цикл Карно. Теорема Карно.
- •4.4. Другий закон термодинаміки.
- •4.5. Ентропія як теплова характеристика циклу.
- •4.6. Зміна ентропії ізольованої термодинамічної системи.
- •5.1 Поняття стаціонарної і одновимірної течії
- •5.2 Основні рівняння течії газу.
- •1. Рівняння суцільності руху
- •2. Рівняння першого закону термодинаміки для течії або рівняння енергії.
- •5.3. Наявна та технічна роботи течії
- •5.4. Ізоентропійна течія газу
- •5.5. Витікання газу із резервуару необмеженого об’єму
- •5.6.Витікання газу через комбіновані сопла.
- •5.7. Дроселювання
- •6. Стискування газу в компресорі
- •6.1 Призначення, класифікація і сфера застосування компресорів
- •6.2 Термодинамічний аналіз роботи одноступеневого компресора.
- •6.3 Багатоступінчасте стикування газу в компресорі.
- •6.4 Потужність та ккд компресора.
- •7. Цикли двигунів внутрішнього згорання.
- •7.1 Призначення, класифікація і сфера застосування циклів двз.
- •7.2 Аналіз циклу двз із змішаним підведенням теплоти.
- •7.3 Аналіз циклу двз з підведенням теплоти по ізобарі.
- •7.4 Аналіз циклу двз з підведенням теплоти по ізохорі
- •7.5 Порівняння циклів двз
- •8. Цикли газотурбінних двигунів (гтд)
- •8.1 Призначення, класифікація і сфера застосування циклів гтд
- •8.2. Аналіз циклу гтд з підведенням теплоти по ізобарі.
- •8.3 Аналіз циклу гтд з підведенням теплоти по ізохорі (цикл Хемфрі)
- •8.4. Регенерація теплоти як метод підвищення термічного ккд циклів гтд
- •1. Теплопровідність.
- •1.1 Температурне поле, градієнт температури, тепловий потік.
- •1.2 Закон Фур’є
- •1.3 Теплопровідність плоскої стінки
- •1.4. Теплопровідність циліндричної стінки.
- •1.4. Теплопровідність циліндричної стінки.
- •2.1 Природна і вимушена конвекція
- •2.2 Рівняння тепловіддачі Ньютона-Ріхмана.
- •2.3 Диференціальні рівняння теплообміну.
- •2.4 Основи теорії подібності
- •2.5 Критерії подібності конвективного теплообміну
- •2.6 Умови подібності процесів конвективного теплообміну
- •2.7 Тепловіддача (конвекція) при природному русі теплоносія в необмеженому об’ємі.
- •2.8 Тепловіддача при турбулентному русі теплоносія в трубі
- •2.9 Тепловіддача при поперечному обтіканні труби та жмутків труб
- •2.10 Інтенсифікація процесів конвективного теплообміну
- •3. Теплообмін випромінюванням.
- •3.1. Основні визначення променистого теплообміну.
- •3.2 Основні закони випромінювання чорних і сірих тіл
- •3.3 Променистий теплообмін між сірими тілами.
- •4 Теплопередача
- •4.1 Основне рівняння теплопередачі. Коефіцієнт теплопередачі
- •4.2 Теплопередача через плоску одношарову і багатошарову стінки.
- •4.3 Передача теплоти через циліндричну одношарову і багатошарову стінки
- •4.4 Інтенсифікація процесів теплопередачі
- •4.5 Теплова ізоляція
- •5 Теплообмінні апарати.
- •5.1 Призначення класифікація і область використання теплообмінних апаратів
- •5.2 Основи теплового розрахунку теплообмінників
8. Цикли газотурбінних двигунів (гтд)
8.1 Призначення, класифікація і сфера застосування циклів гтд
Ці машини з’явилися в кінці 19 на початку 20 ст. Спочатку більший розвиток отримали і досі мають широке застосування в теплоенергетиці парові турбіни. Україна відноситься до світових лідерів, які виробляють гарні парові турбіни та газотурбінні двигуни. До другої світової війни ГТД не мали особливо широкого поширення хоча темпи набирали. Слід зауважити що в колишньому СРСР першу газотурбінну машину побудували в Харкові під керівництвом професора Маковського в 1940 р. Яка проблема є при роботі газотурбінних машин? Основна проблема термостійкість матеріалу лопаток турбіни. На плакаті наведена схема газотурбінної машини. Колесо на якому розміщені лопатки виготовлені зі спеціального термостійкого сплаву. Чим з більшою температурою попадають на лопатки продукти згорання тим буде більший термічний ККД двигуна. Наприклад на газопроводах ще використовують такі машини як ГТУ-6-650 – 650 це температура з якою гази попадають на лопатки турбіни. Це не висока температура. Тому і термічний ККД такої машини низький, а 6 це потужність 6000 кВт. Зараз наука пішла вперед. Найбільш форсованими є газотурбінні двигуни в авіації – там допускаються температури на лопатках 1000-1100 оС, а при коротких форсованих навантаженнях і вищі. Але в машинах працюючих наземно в стаціонарних умовах температури від 800 до 1000 оС. Але ще раз нагадаю що чим вища температура тим вищий ККД двигуна і більш висока його ефективність.
Якщо взяти за основу цикл Карно і зважити на те що . Температура якраз температура згорання і якщо порівняти ГТД з ДВЗ то для обох двигунів температура та сама – довкілля, а температура згорання палива для ДВЗ 2300 оС проти 1000 оС в ГТД. Тому термодинамічна ефективність ДВЗ вища. Але в газотурбінних двигунах уникнуто основних недоліків ДВЗ зворотньо-поступального руху деталей і відповідно наявності великих інерційних зусиль що не дозволяє створювати поршневі двигуни великої потужності з малими розмірами і масою. Потужність поршневих двигунів сягає лишень 4000 кВт.
Призначення циклів ГТД зрозуміле. Цикли прямі отже вони призначені для перетворення теплової енергії в роботу.
Сфера застосування – на базі цих циклів працюють газотурбінні машини.
Де застосовуються ГТМ. На сьогодні застосування цих машин дуже широке. Перш за все нафтова і газова промисловість, транспорт річковий та морський (там використовуються досить потужні газотурбінні машини), авіація, є спроби застосувати ГТМ на залізничному транспорті, в окремих випадках є спроби застосувати ГТМ в наземному транспорті застосування значно менше – в автомобілях є тільки проекти, а використовується в воєнній техніці (харківський завод робить танки з ГТД, американці використовують ГТД в танку „Абрамс” – ще одна перевага що можна використовувати будь-яке паливо). ГТД хоча і менш термодинамічно ефективні але мають значну питому потужність на одиницю маси двигуна тому дозволяють досягнути значного зменшення металоємності при потужностях недосяжних для звичайних ДВЗ.
Як цикли ДВЗ ці цикли класифікують за процесом підведення теплоти до РТ. Є два основних цикли:
- цикл ГТД з підведенням теплоти по ізобарі;
- цикл ГТД з підведенням теплоти по ізохорі.