2. Работа действительного цикла

Для подогрева газа до заданной в действительном цикле необходимо подвести меньше тепла Q_1д, так как . Газы покидают двигатель при (при одной и той же суммарной степени понижения давления газ дополнительно подогревается от трения), следовательно, Q_2д > Q_2ад.

Работа действительного цикла меньше работы идеального цикла:

L_ц.д = Q_1д – Q_2д < L_ц.ад = Q_1.ад – Q_2ад . (1.11)

В действительном цикле ТРД часть работы цикла идет на преодоление механических и гидравлических сопротивлений и не участвует в приращении скорости газа (создании тяги).

Внутренняя (индикаторная) работа

Внутренней работой действительного цикла называется работа, эквивалентная площади цикла, которая, как видно из рис. 3.8, соответствует разности полезных политропных работ в процессах расширения и сжатия

L_вн = L_п.р – L_п.с (1.12)

Запишем уравнение Бернулли для процесса сжатия 1 килограмма воздуха в ТВаД

(1.13)

Работа, подводимая к воздуху в компрессоре, и изменение кинетической энергии воздуха при его торможении от скорости V до скорости с_к расходуется на политропное сжатие воздуха в ТВаД L_п.с и на преодоление его гидравлических потерь в процессе сжатия L_r.с.

Принимая допущение, что расходы газа и воздуха равны (М_г = М_в) запишем уравнение Бернулли для процесса расширения 1 килограмма газа в ТВаД от сечения к до сечения с (см. пп 1.2.4.3)

(1.14)

Внешняя работа, совершаемая при политропном расширении газа в ТВаД, расходуется на вращение турбины L_т, увеличение кинетической энергии газа и преодоление гидравлических потерь в процессе расширения L_r.p.

Подставим в уравнение (1.12) выражения L_п.с и L_п.p из уравнений (1.13) и (1.14) и получим

(1.15)

Работа газовой турбины у ТВаД расходуется на привод компрессора и привод дополнительных агрегатов, а так же привод внешнего потребителя, то есть L_т – L_к = L_м + L_e, где: L_м – механическая работа привода агрегатов; L_e – избыточная (эффективная) работа на валу турбины (свободной турбины).

Тогда

(1.16)

Внутренняя (индикаторная) работа расходуется на приращение кинетической энергии по тракту двигателя на привод агрегатов, внешнего потребителя и преодоление всех гидравлических сопротивлений.

Эффективная работа цикла тВаД

Под эффективной работой цикла ТВаД понимают работу, затраченную на создание избыточной работы на валу турбины (свободной турбины)

. (1.17)

Характер зависимости определяется изменением внутренней работы цикла L_вн и величины потерь при изменении и (рис. 1.13).

При вся получаемая работа цикла L_вн расходуется на преодоление суммарных гидравлических потерь и привод агрегатов, следовательно, L_е = 0.

При из-за улучшения теплоиспользования в ТРД темп роста L_вн превосходит темп роста

гидравлических потерь, следовательно, увеличивается L_е.

П

Рис. 1.13. Зависимость

ри увеличении L_вн начинает уменьшаться вследствие более энергичного снижения подводимой теплоты ) по сравнению со снижением . Одновременно при увеличении продолжают расти гидравлические потери, поэтому, пройдя максимум при , L_е начинает снижаться.

При внутренняя работа цикла становится равна возросшей суммарной работе, потребной на преодоление гидравлических потерь и привод агрегатов (L_вн = ΣL_r + L_м), следовательно, L_e = 0.

Увеличение при ведет к росту величины подведенного к газу тепла , следовательно, увеличению L_вн. Так как гидравлические потери в процессах сжатия и расширения не изменяются , а тепловые потери в КС возрастают незначительно, то L_e будет расти (см. рис. 3.14.

Одновременно снижение в L_вн доли работы потребной на преодоление потерь приведет к более позднему достижению и .