Контрольные вопросы:

1. Назвать и пояснить условия протекания идеального цикла.

2. Дать характеристику процессам, протекающим в идеальном цикле.

3. Объяснить физический смысл работы цикла.

4. Объяснить физический смысл термического КПД.

5. Пояснить зависимость термического КПД от степени повышения давления в двигателе.

Лекция 3. Термодинамические циклы ТВаД

Вопросы лекции:

1. Действительные термодинамические циклы (ТВаД);

2. Работа действительного цикла;

3. Эффективный КПД ТВаД.

1. Действительные термодинамические циклы (ТВаД)

В действительном (реальном) цикле ТВаД:

– все процессы сопровождаются потерями энергии;

– физические свойства рабочего тела, характеризуемые параметрами к, с_р, R, изменяются при изменении температуры в процессах сжатия- расширения и подвода тепла, а также при изменении химического состава газа в КС.

Н

Рис. 1.10. Работа сжатия в ВЗ

апример: При сжатии воздуха в реальном ВЗ процесс повышения давления – политропный (рис. 1.10). То есть из-за наличия гидравлического сопротивления (трения воздуха об стенки ВЗ) температура возрастает от до , следовательно, возрастает энтропия. Для сжатия более нагретого газа до давления необходимо затратить бóльшую (политропную) работу L_п = L_ад + ΔL_r, где:

ΔL_r – тепловое сопротивление;

; (1.6)

. (1.7)

Показатель политропы n в данном примере зависит от температуры газа и всегда n > к (для ВЗ ВРД n ≈ 1,5…1,54).

Помимо того, что необходима дополнительная работа для сжатия более нагретого, при преодолении гидравлического сопротивления газа, необходима дополнительная работа L_r для преодоления трения воздуха о стенки канала ВЗ. Следовательно, полная работа, потребная на сжатие воздуха в ВЗ

(1.8)

Так как полная работа L_ВЗ совершается за счет изменения кинетической энергии воздуха в ВЗ

, (1.9)

то

. (1.10)

Изменение кинетической энергии в реальных ВЗ расходуется на политропную работу сжатия (с учетом дополнительного подогрева при трении) и преодоление гидравлического сопротивления .

Сравним диаграммы идеального и действительного циклов ТРД (рис. 1.11, 1.12) при условии, что ; =  .

Рис. 1.11. Действительный цикл ТРД	Рис. 1.12. Действительный цикл ТРД

н-к – политропное сжатие воздуха. Потребная работа сжатия рабочего тела (воздуха) в действительном цикле (в сравнении с адиабатным) больше на величину ΔL_r и L_r, а температура за ОК выше, чем .

к-г – подвод тепла к рабочему телу в КС. В действительном цикле идет не при постоянном давлении, так как в КС имеют место потери полного давления. Следовательно, перед ГТ газ имеет меньшее давление и меньшую полную энергию (работоспособность).

г-с – расширение газа в ТК, СТ и ВУ. В реальном цикле процесс расширения газа политропный, поэтому температура на срезе РС выше, чем .