Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru1.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 21

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru2.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 22

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru3.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 23

Warning: file_get_contents(/var/www/www-root/data/www/yandex_carscomfort.ru4.txt): failed to open stream: No such file or directory in /var/www/www-root/data/www/carscomfort.ru/index.php on line 24
Двигатель цикл брайтона. 6.2. Цикл газотурбинных двигателей – цикл Брайтона
ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Газотурбинные установки и цикл Брайтона. Двигатель цикл брайтона


Журнал Юный техник 2002 № 05

А возможен ли двигатель со свойствами паровой машины и экономичностью дизеля?

Да, и не нужно ломать над ним голову. В 1878 году, за пятнадцать лет до получения Дизелем своего патента, Д.Брайтон из Филадельфии построил двигатель, работавший необычным образом (рис. 1).

Рис. 1.Двигатель Брайтона в исполнении Симона.

Воздух сжимался в отдельном цилиндре. Затем он смешивался с топливом и поступал в рабочий цилиндр - цилиндр сгорания. У самого входа в него смесь поджигалась и врывалась струей пламени. Оно горело при постоянном давлении. Объем продуктов сгорания превышал объем воздуха в 3–5 раз. Горение продолжалось до тех пор, пока был открыт клапан. В это время продукты сгорания действовали на поршень с тем давлением, которое создал компрессор. После закрытия клапана газы продолжали толкать поршень, расширяясь под действием внутренней энергии. В итоге совершалась работа, значительно превышавшая работу сжатия.

Брайтон жил в эпоху, когда термодинамика лишь зарождалась. Он не знал о зависимости КПД цикла от давления. Действуя интуитивно, он поднял его до 4,75 атмосферы. Как следует из отчета об испытаниях независимой комиссии профессора Терстона, полная мощность, развиваемая рабочим цилиндром, достигала 8,62 л.с. Из нее 3 л.с. тратилось на сжатие воздуха в компрессоре, 1,62 л.с. терялось на трение в механизме и 4 л.с. составляли полезную мощность. При этом КПД двигателя равнялся 10–12 % на светильном газе и 7,5 % на керосине. (Последнее было связано с применением очень неудачного испарительного карбюратора.)

В то время КПД паровых машин мощностью до 10 л.с. равнялся 3–6 %, а КПД лучшей судовой машины мощностью 650 л.с. не превышал 12 %. Таким образом, двигатель Брайтона уже в момент своего появления оказался одним из самых эффективных двигателей своего времени.

Но инженерный мир не понял Д.Брайтона. Погнались за простотой. Предпочли сжатие, расширение и сгорание вести в одном и том же цилиндре. Что привело к результатам, которые мы видим сегодня.

Правда, Брайтон полностью не забыт. В газотурбинных двигателях сжатие происходит в отдельном компрессоре, сгорание при постоянном давлении, а расширение в турбине. С точки зрения термодинамики, не имеет значения, как процесс реализуется чисто технически. Поэтому процесс, происходящий в газотурбинных двигателях, называют циклом Брайтона. В основном это двигатели больших мощностей, хорошо зарекомендовавшие себя в авиации и на флоте. Их достоинства общеизвестны, и задерживаться на них мы не будем.

Вернемся к поршневому варианту двигателя Брайтона. Достаточно компрессор соединить с цилиндром сгорания через ресивер, в котором собрался бы приличный запас сжатого воздуха, как двигатель обретает свойства паровой машины. При увеличении нагрузки на валу скорость вращения уменьшается. Но теперь клапан дольше остается открытым, дольше работает горелка и в цилиндр попадает больше продуктов сгорания. Увеличивается работа и крутящий момент.

При старте достаточно открыть кран ресивера, зажечь горелку, и двигатель заработает. И тогда сдвинет с места тысячетонный состав. При разгоне все произойдет, как в паровой машине, только вместо уменьшения порций пара будут уменьшаться порции топлива. Регулировка его мощности производится простым изменением длительности открывания впускного клапана.

И в этом отношении брайтон (будем называть его, как дизели и стирлинги, с маленькой буквы) не только не хуже паровой машины, но, пожалуй, много лучше. Ему не нужен опасный паровой котел, а при давлении 30–40 атмосфер его КПД начинает превышать 40 %. С таким двигателем можно строить автомобили, не имеющие коробки скоростей, локомотивы без электрической передачи. Брайтон можно непосредственно присоединять к колесу. Как это было на паровозах. Одним словом, брайтон - идеальный двигатель для XXI века.

Но попробуем его усовершенствовать. Очень важно, чтобы на всех режимах работы КПД оставался высоким.

Теория показывает, что для этого необходимо ввести регенерацию, использовать тепло выхлопных газов для подогрева воздуха, выходящего из компрессора. При этом КПД может достигать 50 %. На рисунке 2 тепловоз с таким двигателем.

Рис. 2.Тепловоз с двигателем Брайтона:

1 - горелка; 2 - рабочий цилиндр; 3 - глушитель-регенератор; 4 - ресивер; 5 - свободнопоршневой брайтон-компрессор; 6 - топливный бак.

Внешне он напоминает паровоз. Только вместо цилиндра паровой машины цилиндр сгорания двигателя Брайтона. Он снабжен горелкой с электрическим клапаном для впуска воздуха и топлива, а также свечой зажигания. Кроме того, имеется электрически управляемый выпускной клапан. В корпусе тепловоза ресивер с запасом сжатого воздуха и свободно-поршневой компрессор. От обычного он отличается тем, что кривошипно-шатунного механизма в нем нет. Поршень цилиндра сгорания через шток соединен с поршнем компрессора. Отработавшие газы из главного двигателя поступают в регенератор, который одновременно является и глушителем шума. Здесь они отдают часть своего тепла воздуху, направляющемуся из ресивера в главный двигатель.

На принципах Брайтона можно строить свободнопоршневые, бесшатунные и даже роторные двигатели.

Последних предложены тысячи вариантов. Как правило, их трудно сделать и почти невозможно добиться в них качественного сгорания топлива. Пример тому двигатель Ванкеля. Несмотря на простоту и компактность, он применяется крайне редко. Причина - в узком, похожем на щель, объеме сгорание происходит неполно, в результате чрезмерный расход топлива и высокая токсичность выхлопа. И это несмотря на пятьдесят лет работы по доводке двигателя. Да и в цилиндрическом объеме обычного двигателя сгорание большая проблема.

Всякий раз, когда создается мотор с новыми размерами, на отладку процесса сгорания уходят многие годы. А в брайтоне мы имеем нечто совсем иное. Сгорание начинается и полностью (без образования токсичных продуктов) заканчивается в горелке на коротком участке длиною в несколько миллиметров. В рабочий объем входят только продукты сгорания.

Форма его для них безразлична. Поэтому цикл Брайтона можно осуществить на роторном двигателе любого типа. На нашем рисунке 3 схема силовой установки с роторным брайтоном. За основу можно взять любой роторный двигатель с компрессором такого же типа. Мы отдали предпочтение двигателю, который построил в 1941 году советский инженер, впоследствии академик Махолдиани.

Рис. 3.Роторный брайтон:

1 - горелка; 2 - шиберная пластина; 3 - ротор; 4 - компрессор.

Здесь ротор специальной формы вращается в цилиндре с двумя выдвигающимися пластинами (шиберами). Рабочий объем двигателя образован одним из выступов на роторе и шибером. После кратковременной вспышки горелки продукты сгорания создают давление на выступ ротора, вызывая его движение. В определенный момент наклонный скат другого выступа ротора выдвинет шибер, и вращение продолжается.

На оси двигателя стоит компрессор аналогичного типа. Роторные машины шиберного типа отличаются исключительно низким трением и плавностью хода.

В заключение подумаем об экологической чистоте двигателей Брайтона. Ответ на этот вопрос могут дать чисто бытовые наблюдения. Когда в закрытом гараже заводят автомобиль, то обычно не успевают добежать до двери, задыхаясь от выхлопных газов.

В двигателе обычного типа сгорание происходит внутри замкнутого объема, заполненного смесью, химический состав которой быстро и непредсказуемо меняется. Он почти не управляем, не доходит до конца и сопровождается выделением ядовитых веществ.

В горелках процесс окисления топлива идет непрерывно и легко поддается контролю. Поэтому токсичность двигателей Брайтона будет в сотни раз ниже, чем у двигателей обычного типа.

Мы нарисовали привлекательную картину. Все уже было.

Что же придумывать нечто новое! Сочетание известных элементов приводит к весьма необычному и полезному результату. Но если это и изобретение, то получить на него патент будет чрезвычайно трудно. Но мы попробуем…

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

www.profilib.net

6.2. Цикл газотурбинных двигателей – цикл Брайтона

Данный цикл называется также циклом с подводом теплоты при постоянном давлении (рис. 6.2а и 6.2б).

От исходного состояния 1 рабочее тело сжимается в адиабатном процессе 1-2. Далее в изобарном процессе 2-3 к нему подводится извне теплота . Затем происходит адиабатное расширение рабочего тела в процессе3-4 до давления р4, равного исходному давлению р1. Отвод теплоты происходит в замыкающем цикл изобарном процессе4-1, в результате чего рабочее тело возвращается в исходное состояние 1.

Для исследования цикла Брайтона необходимо задать:

и степень подогрева рабочего тела в цикле

Рис. 6.2. Цикл Брайтона

Определим температуру рабочего тела в характерных точках 2, 3 и 4 данного цикла. При этом для упрощения записей введём обозначение e = Тогда

Определим подведённую и отведённую в цикле теплоту. Для изобарного процесса 2-3

Для изобарного процесса 4-1 =

Тогда термический КПД цикла Брайтона равен

или

Отсюда видно, что значение термического КПД цикла Брайтона зависит от рода рабочего тела (k) и степени повышения давления в цикле  (рис. 6.3).

Рис. 6.3

Рис. 6.4

Увеличение  является одним из основных средств повышения и, следовательно, экономичности тепловых машин, работающих по циклу Брайтона.

Практически все современные воздушно-реактивные и газотурбинные двигатели работают по циклу Брайтона. У авиационных двигателей значение  в наземных условиях достигает 25…30, а в полёте и того более.

Найдём выражение для работы цикла

.

Как видно, работа цикла зависит от рода рабочего тела (k, R), его начальной температуры Т1, степени повышения давления и степени подогрева рабочего телав цикле. С ростом,Т1 и работа цикла растёт.

Работа цикла обращается в нуль при двух значениях , соответствующихe = 1 и e =(рис. 6.4). Следовательно, между этими крайними значениями имеется некоторое оптимальное значение , при котором работа цикла максимальна. Для определенияпродифференцируем формулу дляпоe и приравняем производную нулю: = 0.

Отсюда получим =или=

Как видно, для данного рабочего тела величина в идеальном цикле Брайтона зависит только от степени подогрева. С увеличениемувеличивается и значениеl и .

Следует отметить, что при термический КПД цикла не достигает максимального значения. В области значений>он продолжает увеличиваться с ростом, но величина работы цикла при этом будет уменьшаться и достигнет нулевого значения при =

При работа цикла при увеличенииΔ линейно возрастает.

Рассмотренный цикл Брайтона реализуется в ряде типов существующих двигателей. В авиации это турбореактивные (рис. 6.5) и турбовинтовые двигатели (рис. 6.6), а также вертолётные газотурбинные двигатели (рис. 6.7). Цикл Брайтона применяется, кроме того, в турбостартёрах и в газотурбинных установках (ГТУ), используемых как вспомогательные силовые установки на тяжёлых самолётах различного назначения.

Рис. 6.5. Схема ТРДД

Рис. 6.6. Схема ТВД

Рис. 6.7. Схема ТВаД

Применительно к ТРД (рис. 6.5) идеальный цикл Брайтона протекает следующим образом. Рабочее тело (воздух) поступает в двигатель из атмосферы через входное устройство. Адиабатный процесс сжатия воздуха 1-2 (рис. 6.2) происходит во входном устройстве и в компрессоре. С ростом скорости полёта повышение давления во входном устройстве становится всё более значительным, и параметры воздуха на входе в компрессор значительно отличаются от атмосферных параметров (точка в на рис. 6.2). В камере сгорания при постоянном давлении происходит сгорание топлива (процесс 2-3) и к воздуху подводится теплота . Продуктысгорания (газ) с параметрами p, T поступают в газовую турбину, которая служит для привода компрессора. Адиабатное расширение газа (процесс 3-4) происходит в турбине и сопле. Состояние газа за турбиной изображено на рис. 6.2 точкой Т. При расширении в турбине часть энергии газа преобразуется в работу на валу турбины, которая передаётся компрессору. При расширении в сопле происходит разгон потока и он в виде газовой струи с большой скоростью вытекает в атмосферу. Изобарный процесс 4-1 соответствует охлаждению в окружающей атмосфере горячих продуктов сгорания, вытекающих из двигателя, с отводом теплоты

Вертолётные ГТД (рис. 6.6) и ТВД (рис. 6.7) используются на летательных аппаратах, предназначенных для полета с дозвуковой скоростью. Поэтому повышение давления во входных устройствах этих двигателей практически не происходит, и сжатие воздуха осуществляется только в компрессоре. У этих двигателей только часть работы турбины затрачивается на привод компрессора. Значительная часть её передаётся через редуктор на воздушный винт. Поэтому у ТВД и вертолётных ГТД процесс расширения продуктов сгорания происходит в турбине практически до атмосферного давления и через выходное устройство они отводятся в атмосферу.

studfiles.net

Брайтон, Джордж — Википедия Переиздание // WIKI 2

Джо́рдж Бра́́йтон (англ. George Brayton, 3 октября 1830 (1830-10-03), Род-Айленд — 17 декабря 1892 Бостон, США) — американский инженер-механик. Изобретатель одного из первых вариантов поршневого двигателя внутреннего сгорания, термодинамический цикл которого, названный циклом Брайтона, впоследствии был использован для описания рабочих процессов некоторых типов тепловых двигателей непрерывного действия — газотурбинных и воздушно-реактивных.

Двигатель Брайтона

В 1872 году Брайтон запатентовал двухтактный, двухцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, который он назвал «Ready Motor», что можно перевести как «мотор постоянной готовности». Это название оправдывалось тем, что двигатель использовал керосин в качестве топлива. Поэтому он не нуждался ни в разогреве котла, как паровые машины, ни в запуске газогенератора, как газовый двигатель Ленуара. Один цилиндр с поршнем двигателя Брайтона выполнял функцию компрессора, нагнетавшего воздух в камеру сгорания, в которую непрерывно поступал и сгорал керосин, с образованием горячего газообразного рабочего тела под давлением. Рабочее тело, через золотниковый механизм поступало во второй — рабочий цилиндр, поршень которого работал так же как в паровой машине Уатта, вращая вал через кривошипно-шатунный механизм. Поршень компрессора приводился в движение от вала так же через посредство кривошипно-шатунного механизма.

Двигатель Брайтона обладал гораздо лучшими показателями удельной мощности и экономичности, чем двигатель Ленуара, и ему не нужна была система электрозажигания, но была проблема, удачного технического решения которой не удавалось найти — создание достаточного давления в камере сгорания для начала работы двигателя. Появившийся почти в то же время двигатель Отто стал доминирующим на этом рынке и вытеснил всех конкурентов, в том числе и «Ready Motor».

Примечания

Ссылки

Эта страница последний раз была отредактирована 1 ноября 2017 в 00:21.

wiki2.org

Газотурбинные установки и цикл Брайтона

Газовая турбина – тепловой двигатель, в котором рабочим телом являются продукты сгорания органического топлива, жидкого или газообразного, получаемые в камере сгорания, расположенной перед турбиной.

Мощность газовой турбинной установки - до 150МВт.

 

 

Термический КПД цикла Байрона:

;

компрессор.

камера сгорания.

турбина.

электрогенератор.

адиабатное сжатие воздуха в компрессоре.

изобарный процесс в камере сгорания с теплоподводом

адиабатное расширение газа в турбине.

изобарный процесс с теплоотводом (выхлоп).

степень сжатия воздуха в компрессоре.

 

Паротурбинные установки. Цикл Ренкина для ПТУ

ПТУ – тепловой двигатель или тепловая машина, в которой рабочим теплом является пар, полученный в котельном агрегате.

 

 

Схема:

 

 

 

паровой котел.

паровая турбина.

электрогенератор.

конденсатор.

насос.

адиабатное расширение пара в турбине.

изобарно-изотермический процесс в конденсаторе.

адиабатное повышение давления конденсата в насосе.

изобарный процесс в паровом котле.

Достоинства цикла Ренкина:

1. цикл Ренкина включает два адиабатных процесса, один изотермический и еще один частично изотермический, то есть по форме цикла Ренкина близок к циклу Карно.

2. вода перекачивается насосом в жидком состоянии, поэтому расход энергии на привод насоса относительно мал.

;

Термический коэффициент полезного действия:

Влияние параметров цикла на термический коэффициент полезного действия:

давление в конденсаторе.

При снижении давления в конденсаторе, термический коэффициент полезного действия увеличивается.

давление пара перед турбиной.

При увеличении давления пара перед турбиной, термический коэффициент полезного действия увеличивается.

Анализ цикла Ренкина с учетом потерь необратимости:

 

 

действительный процесс расширения в турбине.

действительный процесс в насосе.

Потери энергии в турбине и насосе обусловлены трением рабочей среды, учитываются с помощью внутренних КПД:

 

Механический КПД учитывает потери энергии на: трение в подшипниках и расход энергии на привод масленого насоса, для смазки подшипников .

КПД электрогенератора учитывает электрические и механические потери электрогенератора .

Абсолютное электрическое КПД турбогенератора:

Если учесть тепловые потери в котле и паропроводе, то КПД современной КЭС составляет 38-40%.

 

Паротурбинные установки с промежуточным перегревом пара

Сухость пара на выходе из турбины составляет 0,86-0,88

 

 

 

паровой котел.

электрогенератор.

конденсатор.

насос.

пароперегреватель.

дополнительный пароперегреватель.

цилиндр высокого, низкого давления соответственно.

Благодаря тому, что увеличение средней температуры теплоподвода возрастает величина цикла.

адиабатное расширение пара в .

перегрев пара в .

адиабатное расширение в .

изобарно-изотермический процесс в конденсаторе.

адиабатный процесс в насосе.

изобарный процесс в паровом котле.

Иногда применяют двукратный промежуточный перегрев

 

Паротурбинные установки с регенерацией теплоты

Регенерация теплоты – это перераспределение теплоты в цикле, то есть теплота забирается от рабочего тела в одном процессе и возвращается ему в другом процессе.

 

 

 

 

подогреватель низкого давления.

подогреватель высокого давления.

Для подогрева воды из турбины забирается 25-30% пара, а КПД возрастает на 10-12 %.

 

Теплофикационные паротурбинные установки

Теплофикация – это теплоснабжение на базе комбинирования выработки тепловой и электрической энергии.

 

1. паротурбинная установка с ухудшенным вакуумом.

2. с противодавлением.

3. с отопительным отбором пара.

4. с производственным отбором пара.

сетевой подогреватель.

коэффициент использования теплоты.

электрическая мощность установки.

тепловая мощность установки (расход теплоты стороннему потребителю)

расход топлива.

удельная теплота сгорания топлива.

 

Парогазовые установки

комплекс газотурбин и паротурбин установок, объединенных общим тепловым циклом.

 

 

1. с низконапорным котлом.

2. с высоконапорным котлом.

низконапорный котел.

высоконапорный котел.

газовая турбина.

паровая турбина.

компрессор.

экономайзер.

камера сгорания.

 

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Цикл Ericsson • ru.knowledgr.com

Цикл Ericsson называют в честь изобретателя Джона Эрикссона, который проектировал и построил много уникальных тепловых двигателей, основанных на различных термодинамических циклах. Ему приписывают изобретение двух уникальных тепловых циклов двигателя и развитие практических двигателей, основанных на этих циклах. Его первый цикл теперь известен как закрытый Цикл Брайтона, в то время как его второй цикл - то, что теперь называют циклом Ericsson.

Идеальный цикл Ericsson

Ниже представлен список четырех процессов, которые происходят между четырьмя стадиями идеального цикла Ericsson:

Сравнение с циклами Стерлинга и Карно

Цикл Ericsson часто по сравнению со Стерлингским циклом, так как проекты двигателя, основанные на этих соответствующих циклах, являются оба внешними двигателями внутреннего сгорания с регенераторами. Ericsson является, возможно, самым подобным так называемому типу «двойного действия» Стерлингского двигателя, в котором displacer поршень также действует как поршень власти. Теоретически, у обоих из этих циклов есть так называемая идеальная эффективность, которая является самым высоким, позволенным вторым законом термодинамики. Самый известный идеальный цикл - цикл Карно, хотя полезный двигатель Карно, как известно, не был изобретен.

Теоретические полезные действия для обоих, Ericsson и Стерлингских циклов, действующих в тех же самых пределах, равны Эффективности Карно для тех же самых пределов.

Сравнение с Циклом Брайтона

Первый цикл, который развил Ericsson, теперь называют «Циклом Брайтона», обычно относился к ротационным реактивным двигателям за самолеты.

Второй цикл Ericsson - цикл, обычно называемый как просто «цикл Ericsson». (Второй) цикл Ericsson - также предел идеального Цикла Брайтона газовой турбины, работающего с многоступенчатым межохлажденным сжатием, и многоступенчатое расширение с подогревает и регенерация. По сравнению с Циклом Брайтона, который использует адиабатное сжатие и расширение, второй цикл Ericsson использует изотермическое сжатие и расширение, таким образом производя больше чистой работы за удар. Также использование регенерации в цикле Ericsson увеличивает эффективность, уменьшая необходимую введенную высокую температуру. Для дальнейших сравнений термодинамических циклов посмотрите тепловой двигатель.

Двигатель Ericsson

Двигатель Ericsson основан на цикле Ericsson и известен как «внешний двигатель внутреннего сгорания», потому что это внешне нагрето. Чтобы повысить эффективность, у двигателя есть регенератор или рекуператор между компрессором и расширителем. Двигателем можно управлять открытый - или замкнутый цикл. Расширение происходит одновременно со сжатием на противоположных сторонах поршня.

Регенератор

Ericsson ввел термин «регенератор» для его независимого изобретения теплообменника противотока смешанного потока. Однако преподобный Роберт Стирлинг изобрел то же самое устройство до Ericsson, таким образом, изобретение зачислено на Стерлинг. Стирлинг назвал его «economiser» или «бережливым человеком», потому что это увеличило экономию топлива различных типов тепловых процессов. Изобретение, как находили, было полезно, во многих других устройствах и системах, где это стало более широко используемым, так как другие типы двигателей стали привилегированными по двигателю Стирлинга. Термин «регенератор» является теперь именем, данным компоненту в двигателе Стирлинга.

Термин «рекуператор» относится к отделенному потоку, теплообменнику противотока. Как будто это не путало достаточно, регенератор смешанного потока иногда используется в качестве рекуператора «квази отделенный поток». Это может быть сделано с помощью движущихся клапанов, или вращающимся регенератором с фиксированными экранами, или при помощи других движущихся частей. Когда высокая температура восстанавливается от выхлопных газов и используется, чтобы предварительно подогреть воздух сгорания, как правило термин рекуператор использован, потому что два потока отдельные.

История

В 1791, перед Ericsson, Джон Барбер предложил подобный двигатель. Двигатель Барбера использовал компрессор мехов и турбинный расширитель, но он испытал недостаток в регенераторе/рекуператоре. Нет никаких отчетов рабочего двигателя Барбера. Ericsson изобрел и запатентовал его первый двигатель, используя внешнюю версию Цикла Брайтона в 1833 (британцы номер 6409/1833). Это было за 18 лет до Джоуля и за 43 года до Brayton. Двигатели Брайтона были всеми поршневыми двигателями и по большей части, внутренние версии сгорания невосстановленного двигателя Ericsson. «Цикл Брайтона» теперь известен как цикл газовой турбины, который отличается от оригинального «Цикла Брайтона» в использовании турбинного компрессора и расширителя. Цикл газовой турбины используется для всей современной газовой турбины и турбореактивных двигателей, однако простые турбины цикла часто восстанавливаются, чтобы повысить эффективность, и эти восстановленные турбины более близко напоминают работу Ericsson.

Ericsson в конечном счете оставил открытый цикл в пользу традиционного закрытого Стерлингского цикла.

Двигатель Ericsson может легко быть изменен, чтобы работать в способе с замкнутым циклом, используя секунду, более низкое давление, охлажденный контейнер между оригинальным выхлопом и потреблением. В замкнутом цикле более низкое давление может быть значительно выше окружающего давления, и Его или H, рабочий газ может использоваться. Из-за более высокого перепада давлений между восходящим и нисходящим движением поршня работы определенная продукция может быть больше, чем бесклапанного Стерлингского двигателя. Добавленная стоимость - клапан. Двигатель Ericsson также минимизирует механические потери: власть, необходимая для сжатия, не проходит имеющие заводную рукоятку фрикционные потери, но применена непосредственно от силы расширения. Поршневой тип двигатель Ericsson может потенциально быть самой высокой тепловой договоренностью двигателя эффективности, когда-либо построенной. По общему признанию это должно все же быть доказано в практическом применении.

Ericsson проектировал и построил очень большое число двигателей, бегущих на различных циклах включая пар, Стерлинг, Brayton, внешне нагрел дизельный воздушный цикл жидкости. Он управлял своими двигателями на большом разнообразии топлива включая уголь и солнечное тепло.

Ericsson был также ответственен за раннее использование пропеллера винта для толчка судна, в военном корабле США Принстон, построенный в 1842–43.

Тепловое судно Ericsson

В 1851 двигатель цикла Ericsson (второй из этих двух, обсужденных здесь), использовался, чтобы привести в действие 2 000-тонное судно, тепловое судно Ericsson, и бежал безупречно в течение 73 часов. Двигатель комбинации, произведенный о. У этого была комбинация четырех двигателей двойного поршня; больший поршень/цилиндр расширения, в в диаметре, был, возможно, самым большим поршнем, когда-либо построенным. По слухам, столы были помещены сверху тех поршней (очевидно, в классной камере сгорания, не горячей палате власти), и обед подали и съели, в то время как двигатель бежал в полную силу. В 6,5 об/мин давление было ограничено. Согласно официальному сообщению это только потребляло 4 200 кг угля в 24 часа (оригинальная цель составляла 8 000 кг, который еще лучше, чем современные паровые двигатели). Одно ходовое испытание доказало, что даже при том, что двигатель бежал хорошо, судно было недостаточно мощным. Когда-то после испытаний, Ericsson снизился. Когда это было поднято, двигатель цикла Ericsson был демонтирован, и паровой двигатель занял свое место. Судно было разрушено, когда унесено на мели в ноябре 1892 у входа в Звук Баркли, Британскую Колумбию, Канада.

Сегодняшний потенциал

Цикл Ericsson (и подобный Цикл Брайтона) получает возобновившийся интерес сегодня, чтобы извлечь власть из выхлопной высокой температуры газа (и газа производителя) двигатели и солнечные концентраторы. Важное преимущество цикла Ericsson по широко известному Стерлингскому двигателю часто не признается: объем теплообменника не оказывает негативное влияние на эффективность.

(...) несмотря на наличие значительных преимуществ перед Стерлингом. Среди них стоит, чтобы отметить, что теплообменники двигателя Ericsson не мертвые объемы, тогда как Стерлингский проектировщик теплообменников двигателя должен столкнуться с трудным компромиссом между максимально большими областями теплопередачи, но максимально маленькими объемами теплообменника.

Для средних и больших двигателей стоимость клапанов может быть маленькой по сравнению с этим преимуществом. Turbocompressor плюс турбинные внедрения кажутся благоприятными в диапазоне МЕГАВАТТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, положительном компрессоре смещения плюс турбина для власти Nx100 kWe и положительном смещении compressor+expander ниже 100 кВт. С высокой температурой гидравлическая жидкость, и компрессор и расширитель может быть жидким кольцевым насосом, сглаживают к 400°C, с вращением кожуха для лучшей эффективности.

Внешние ссылки

ru.knowledgr.com

Цикл Брайтона Википедия

Цикл Брайтона/Джоуля — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела.

Цикл назван в честь американского инженера Джорджа Брайтона, который изобрёл поршневой двигатель внутреннего сгорания, работавший по этому циклу.

Иногда этот цикл называют также циклом Джоуля — в честь английского физика Джеймса Джоуля, установившего механический эквивалент тепла.

P — V диаграмма цикла Брайтона I — S (T — S) диаграмма цикла Брайтона Идеального (1—2—3—4—1) Реального (1—2p—3—4p—1) Схема газовой турбины, работающей по открытому циклу: S — компрессор; KS — камера сгорания; T — турбина; G — электрический генератор Схема газовой турбины, работающей по закрытому циклу Брайтона: C — компрессор; T — турбина; W — нагреватель, M — холодильник, ~ подключённый электрогенератор

Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов

С учётом отличий реальных адиабатических процессов расширения и сжатия от изоэнтропических, строится реальный цикл Брайтона (1—2p—3—4p—1 на T-S диаграмме)

Термический КПД идеального цикла Брайтона принято выражать формулой: η=1−1πk−1k{\displaystyle \eta =1-{\frac {1}{\pi ^{\frac {k-1}{k}}}}}

где

ruwikiorg.ru

Цикл Брайтона—Ренкина - Энциклопедия по машиностроению XXL

В истории теплоэнергетики можно заметить своеобразное соревнование между паровыми и газовыми установками и их термодинамическими циклами. Отсутствие соответствующих технологий в прошлом не позволяло использовать продукты сгорания в качестве рабочего тела, и водяной пар применялся как промежуточное рабочее тело. Параллельное развитие газовых и паровых циклов, однако, не привело к их антагонизму. Напротив, наметилась тенденция максимально использовать их положительные свойства, создав комбинированную парогазовую установку. В ней теплота выходных газов ГТУ используется почти полностью в нижней паровой части объединенного цикла Брайтона—Ренкина, что значительно повышает экономичность ПГУ  [c.11]
Рис. B.4. Простейшая тепловая схема (о) и цикл Брайтона—Ренкина [6) в Г, s-диаграмме ПГУ сбросного типа Рис. B.4. Простейшая <a href="/info/27466">тепловая схема</a> (о) и цикл Брайтона—Ренкина [6) в Г, s-диаграмме ПГУ сбросного типа
Все актуальнее становится использование современных энергетических ГТУ в комбинированных ПГУ, в которых высокая температура выходных газов за ГТ позволяет генерировать пар повышенных параметров. Исследования ведущих энергетических фирм в России и за рубежом показали, что оптимальная степень повышения давления воздуха в комбинированном цикле Брайтона—Ренкина = 14—18 и соответствующее ей начальное давление  [c.92]

Простейшая тепловая схема ПГУ представлена на рис. 8.1, а термодинамический цикл Брайтона—Ренкина изображен на рис. 8.2. Выходные газы энергетической ГТУ поступают в КУ, где большая часть их теплоты передается пароводяному рабочему телу. Генерируемый в КУ пар направляется в паротурбинную установку (ПТУ), где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине (ПТ) пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подается в КУ.  [c.271]

Анализ термодинамического цикла Брайтона—Ренкина позволяет получить выражение для внутреннего КПД ПГУ с КУ  [c.273]

Цикл Брайтона—Ренкина 13,17  [c.575]

Функция подогревателя, как отмечалось ранее, заключается в предварительном подогреве воздуха, поступающего в камеру сгорания. Это позволяет сэкономить топливо и обеспечить двигатель преимущественными характеристиками меньших тепловых потерь от продуктов сгорания. Подобные подогреватели иногда используются в паротурбинных установках с циклом Ренкина и газотурбинных установках с циклом Брайтона в таких случаях принято говорить, что двигатели работают по регенеративному циклу .  [c.121]

Вопросу применения теплоаккумулирующих систем с двигателем Стирлинга для автомобилей был посвящен и ряд более поздних работ и, в частности, работа [38], где подобная ситуация рассматривалась применительно к компактному легковому автомобилю. Обсуждению различных схем автомобильных силовых установок с использованием аналогичного принципа нагрева посвящена и работа [128], в которой авторы пришли к выводу о том, что двигатель Стирлинга имеет значительные преимущества по сравнению / с двигателями, работающими по циклу Брайтона или Ренкина. Вопросы надежности высокотемпературных теплоаккумулирующих систем, проанализированные на основании экспериментальных данных, накопленных фирмой Филипс , рассмотрены в работе [61].  [c.311]

Динамические тепловые преобразователи имеют большую удельную мощность и КПД по сравнению со статическими, однако это различие менее выражено при малых мощностях. Таким образом они являются предпочтительными при мощности преобразователей, превышающей 100 Вт (верхняя граница мощности не определена). Динамические тепловые преобразователи включают все типы тепловых двигателей, однако очевидно, что двигатели с подводом воздуха —дизели и бензиновые ДВС — не могут быть использованы для подводных и космических систем. В этих областях имеются три типа двигателей двигатели Стирлинга, двигатели, работающие по циклу Ренкина (паровые), и газотурбинные, работающие по замкнутому циклу Джоуля—Брайтона. Эти двигатели работают по замкнутому циклу, превращая теплоту в механическую работу для привода электрических генераторов, насосов или других механизмов. Они могут использовать любой источник теплоты, значительная часть которой должна отводиться от системы. Существует большое разно-  [c.345]

Рис. B.6. Простейшая тепловая схема (а) и цикл Брайтона—Ренкина (б) в Т, s-диаграмме ПГУ с полузависимой схемой Рис. B.6. Простейшая <a href="/info/27466">тепловая схема</a> (а) и цикл Брайтона—Ренкина (б) в Т, s-диаграмме ПГУ с полузависимой схемой
Рис. В.7. Простейшая тепловая схема (а) и цикл Брайтона—Ренкина (6) в Т, 5-диаграмме ПГУ с высокоиапорным парогенератором Рис. В.7. Простейшая <a href="/info/27466">тепловая схема</a> (а) и цикл Брайтона—Ренкина (6) в Т, 5-диаграмме ПГУ с высокоиапорным парогенератором
Фирмой АВВ разработана и запущена в эксплуатацию мощная современная энергетическая ГТУ типа GT24 на 50 Гц с промежуточным перегревом газов после первой ступени газовой турбины в дополнительной КС. На рис. 8.68 приведен цикл Брайтона—Ренкина ПГУ с ГТУ типа GT24. Как видно из графика, такое решение эквивалентно дожиганию топлива перед КУ. Преимущество промежуточного перегрева газов состоит в том, что имеет  [c.355]

Этот неиссякаемый, но в то же время нерегулярный, источ-ни1 энергии в последнее время вновь привлек внимание иссле-дов-ателей, использующих для самых различных его применений различные устройства. Обычно конечной целью является выработка электрической энергии, которую можно использовать разными способами, даже в пилотируемом космическом полете. Солнечной энергией нагревают воду, которую затем можно использовать в системах промышленного и коммунального теплоснабжения или в виде пара непосредственно для привода паровой турбины (цикл Ренкина), а также для нагрева рабочего тела в теплообменнике газовой турбины (цикл Брайтона), хотя вода представляется наиболее подходящей рабочей средой. От дополнительного теплоносителя можно отказаться, если применить двигатель Стирлинга, на нагреватель которого с помощью системы линз Френеля можно сфокусировать солнечные лучи. Эта идея не нова. Так, еще в XIX в. был предложен аппарат.  [c.396]

mash-xxl.info