11.2 Цикл простейшей гту

Принципиально работа ГТУможет быть организована двумя способами:

с подводом тепла при v = const и с подводом тепла при р = const .

При работе ГТУ по циклу с подводом теплоты пара v=const , КС отключается от компрессора и ГТ специальными запорными устройствами. За счет этого процесс в КС осуществляется изохорно и давление увеличивается значительно выше давления, создаваемого компрессором. В современных ГТУ ,как правило, q подводится при р=cons. На рисунке 49 изображен цикл и принципиальная схема работы простейшей судовой ГТУ.

Рис. 49

Характеристиками цикла являются степень повышения давления в компрессоре

и степень изобарного расширения

Внешний воздух, засасываемый турбокомпрессором, сжимается до давления р₂ и нагнетается в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое топливо, которое, сгорая, образует газообразные продукты сгорания высокой температуры. Затем продукты сгорания поступают в ГТ, где расширяются до атмосферного давления. Выпуск отработавших газов из турбины производится во внешнюю среду.

В ГТУ с точки зрения термодинамики процесс преобразования тепловой энергии в механическую осуществляется по тому же принципу, что и в ДВС. В обоих случаях сжатая горючая смесь после сгорания расширяется и производит работу, часть которой тратится на осуществление сжатия.

Иное конструктивное оформление ГТУ сравнительно с ДВС позволяет осуществить полное расширение газов в турбине, т.е. довести давление в конце расширения до внешнего давления. Последнее увеличивает

, вывод которого выглядит следующим образом.

(136)

Для адиабат 1-2 и 3-4

(137)

Отсюда

или

Таким образом термический кпд ГТУ

(138)

Из полученного выражения видно, что

увеличивается с увеличением степени повышения давления

. Это объясняется тем, что с увеличением

повышается средняя температура подвода тепла.

11.3 Принцип работы реактивного двигателя

Следует отметить, что циклы

газовых турбин и реактивных

двигателей одинаковы.

Наибольшее распространение

получил цикл реактивных двигателей (РД) со сгоранием при постоянном давлении. Воздух из окружающей среды поступает в I отсек – диффузор, выполненный по форме сопла

Рис. 50

Лаваля (рис. 50). За счет сужения в диффузоре, а затем расширения, давление воздуха повышается выше давления окружающей среды и происходит наддув КС II, куда поступает также топливо. После сгорания продукты сгорания поступают в сопло III, в котором расширяются до давления окружающей среды и истекают в эту среду со сверхзвуковой скоростью. Возникающая при этом реактивная составляющая истечения толкает реактивный аппарат, за счет движения которого в окружающей среде воздух попадает в диффузор I.

При движении РД в верхних слоях атмосферы для повышения

разряженного воздуха в диффузоре работает специальный компрессор «а», приводящийся во вращение от газовой турбины «в». При движении РД вне атмосферы в камеру горения поступает окислитель.

Вывод

реактивного двигателя (как и газотурбинного) можно осуществить и таким способом (характеристики цикла те же):

.