Примеры решения задач по физике

Математика
Дифференциальные уравнения
Примеры решения интегралов
Решение типовых задач
Сопромат, начерталка
Работа«Соединение болтом»
Работа «Соединение шпилькой»
Выполнить эскизы

Деталирование чертежа

Контрольная работа по сопромату
Проекционное черчение
Начертательная геометрия
Физика, электротехника
Учебник по физике
Лабораторные и контрольные
работы по электротехнике
Кинематика
Примеры решения задач
Динамика движения твердого тела
Работа и энергия
Электростатика
Энергия электростатического поля
Законы постоянного тока

Сила Ампера.

Энергия магнитного поля
Термодинамика
Учебник по информационным технологиям
Информационные сети
Информационные ресурсы сетей
Физические характеристики
волоконно-оптических передающих сред
Основные сервисы сетевой среды Internet
Протоколы и сервисы поисковых систем
Подсети. Маска подсети. Имена
Таблица маршрутизации
Методы коммутации информации
Высокоскоростное подключение
по аналоговым каналам
Взаимосвязь с другими сетями и архитектурами
Потери пакетов
Распределенные системы обработки данных
Создание стандартных технологий локальных сетей
Проблемы объединения нескольких компьютеров
Логическая структуризация сети
Поддержка разных видов трафика
Пропускная способность линии
Кабели на основе экранированной витой пары
Асинхронная и синхронная передачи
Методы коммутации
Коммутация пакетов
Технология Fast ethernet
Технология Gigabit ethernet
Технология FDDI
Технология виртуальных сетей
Структура глобальной сети
Основные принципы технологии АТМ
Технология мобильных сетей
Организация физических и логических каналов
в стандарте GSM
Схема взаимодействия локальных, городских
и глобальных вычислительных сетей
Удаленный доступ
Типы используемых глобальных служб
Многосегментные концентраторы
Типы адресов стека TCP/IP
Таблицы маршрутизации в IP-сетях
Протокол надежной доставки TCP-сообщений
Использование выделенных линий для построения
корпоративной сети

Использование служб ISDN в корпоративных сетях

Энергетика
Рентгеновское излучение
Ускорители элементарных частиц и ионов
Первый бетатрон для ускорения
электронов
Реактор БИГР (быстрый импульсный
графитовый реактор)
Атомные батареи в космосе
Атомные батареи для маяков, бакенов
Космические ядерные аварии
Импульсные реакторы
Излучатели нейтронов
Лекции по радиобиологии
Загрязнение окружающей среды
в результате ядерных взрывов
Выбрасы радиоактивных веществ
в атмосферу
Газообразные выбросы АЭС
Нормирование выбросов радиоактивных
газов в атмосферу
АЭС с реактором ВВЭР
АЭС с быстрыми реакторами
Химические свойства радиоактивных элементов
Применение тория
Химически уран

Плутоний

Декоративное садоводство
и цветоводство
Садово-парковое искусство
Комнатное цветоводство
Ландшафтный дизайн
Современные садовые стили
Кантри во французском стиле
История искусства
Портретная живопись
Архитектура Франция
Живопись Франция
Скульптура
Франсиско Гойя.
Французская пейзажная живопись
Соединенные Штаты
Основатели фотографии
Реализм и импрессионизм
Моне и импрессионизм.
Эдвард Мунк
Поль Сезанн

Огюст Роден

История искусства средних веков
Искусство остготов и лангобардов
Искусство периода Каролингов
Романское искусство
Скульптура, живопись и прикладное искусство
Средневековое искусство Германии
В романском искусстве Германии
Романские соборы Англии
Искусство Южной Италии
Готическое искусство
Собор в Лане
Собор Сен Пьер в Пуатье
Скульптурное убранство готических
фасадов в Германии
Интерьеры английских соборов
Готическая архитектура Испании
Портрет в русском искусстве ХlX- начала ХХ века
Этапы развития натюрморта в русском исскустве
Химия
Примеры решения задач по химии

ЦИКЛЫ ВОЗДУШНЫХ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В реактивном двигателе сила тяги обусловлена силой реакции потока газообразных продуктов сгорания топлива, выходящих с большой скоростью из сопла двигателя во внешнюю среду.

Воздушные реактивные двигатели (ВРД) используют жидкое топливо и окислитель в виде кислорода из атмосферного воздуха (это двигатели для самолетов).

Существуют два основных типа ВРД: прямоточные ВРД и турбокомпрессорные ВРД.

Цикл прямоточного ВРД

В прямоточном ВРД используется скоростной напор воздуха летательного аппарата для предварительного сжатия воздуха в диффузоре.

Приняв условно постоянным расход рабочего тела, а его свойства – соответствующими свойствам идеального воздуха, идеальный цикл такого ВРД можно показать в р,v- и T,s- диаграммах (рис. 14.1).

Воздух со скоростью набегающего потока поступает в первую часть ВРД – диффузор, где за счет уменьшения скорости потока происходит увеличение давления воздуха (адиабатный процесс 1-2). Далее воздух поступает в камеру сгорания двигателя, куда впрыскивается топливо, где и осуществляется изобарное его сжигание (процесс 2-3). После камеры сгорания газы поступают в сопловой канал, где они адиабатно расширяются до атмосферного давления (процесс 3-4). В сопловом канале скорость потока газов возрастает, а при выходе газов из сопла с большой скоростью в атмосферу возникает реактивная сила, за счет которой и происходит движение летательного аппарата. Изображенный цикл условно замкнут изобарным процессом отвода теплоты от рабочего тела 4-1.

Термический КПД ВРД соответствует выражению

, (14.1)

где  – степень повышения давления воздуха в диффузоре,

соотношение  соответствует процессу 1-2.

Из уравнения (14.1) следует, что чем больше степень повышения давления в диффузоре, тем больше КПД. Увеличить величину n в ВРД можно за счет увеличения скорости набегающего потока воздуха. В свою очередь, эта скорость зависит от скорости движения самолета. Это легко показать, выразив отношение температур Т1 и Т2 из первого закона термодинамики применительно к диффузору:

 ® ,  (14.2)

где с1 и с2 – скорости воздуха на входе и выходе из диффузора.

Из выражения (14.2) величине степени повышения давления воздуха в диффузоре соответствует уравнение

 ® .  (14.3)

Скорость воздуха на выходе из диффузора несоизмеримо мала по сравнению со скоростью воздуха на входе в диффузор, а температура воздуха на входе в диффузор – величина постоянная, поэтому величину n определяет скорость воздуха на входе в диффузор с1.

Из выражений (14.1) и (14.3) следует, что термический КПД ВРД будет увеличиваться с увеличением скорости движения самолета.

Цикл турбокомпрессорного ВРД

В современной авиации (при скоростях более 800 км/ч) наиболее распространены ВРД, имеющие компрессор и газовую турбину. Наличие компрессора позволяет увеличить степень сжатия воздуха в двигателе, а соответственно, и его КПД.

Идеальный цикл турбокомпрессорного ВРД в р,v- диаграмме приведен на рис. 14.2.

Процесс 1-2 на рис.14.2 соответствует сжатию воздуха в диффузоре. Работа сжатия в диффузоре lд соответствует площади под процессом 1-2 в проекции на ось давлений. Процесс 2-3 соответствует сжатию воздуха в компрессоре lк. Процесс 3-4 соответствует подводу теплоты к рабочему телу. Площадь под процессом 4-5 в проекции на ось давлений соответствует работе газовой турбины. Эта площадь равна работе компрессора. Процесс 5-6 соответствует расширению газов в сверхзвуковом сопле. Процесс 6-1 соответствует отводу теплоты от рабочего тела.

Термический КПД такого двигателя имеет такое же расчетное выражение, как и для прямоточного ВРД:

, (14.4)

отличие заключается в большем значении величины n.

14.1. Задачи

Пример решения задачи:

14.1. Определить термический КПД идеального прямоточного цикла ВРД 1-2-3-4-1 (рис. 14.3), для которого задано: р1=1 бар, t1= -20 оС, скорость самолета 800 км/ч. Скорость на выходе из диффузора принять равной нулю. Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с m=28,96 кг/кмоль и к=1,4.

Решение

Для идеального цикла ВРД КПД зависит только от величины степени адиабатного повышения давления, которая определяется из уравнения (14.3):

.

 


Термический КПД ВРД рассчитывается по уравнению (14.4)

.

14.2. Определить термический и внутренний абсолютный КПД прямоточного цикла ВРД (рис. 14.3), для которого задано: р1=1 бар, t1=0 оС, скорость самолета 1000 км/ч, температура газа в начале процесса адиабатного расширения t3=1000 оС, коэффициенты адиабатного сжатия воздуха в диффузоре hд=р2i/р2=0,95 и адиабатного расширения в сопловом канале hс=lоi/lо=0,9. Скорость на выходе из диффузора принять равной нулю. Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с m=28,96 кг/кмоль и к=1,4.

Ответ: ht=0,124,  hi=0,092.

14.3. Определить термический КПД турбокомпрессорного цикла ВРД 1-2-3-4-5-6-1 (рис. 14.4), для которого задано: р1=1 бар, t1=0 оС, скорость самолета 1000 км/ч, степень повышения давления воздуха в компрессоре n=р3/р2=3. Скорость на выходе из диффузора принять равной нулю. Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с m=28,96 кг/кмоль и к=1,4.

Ответ: ht=0,360 .

 


14.4. Определить внутренний абсолютный КПД турбокомпрессорного цикла ВРД 1-2’-3’-4’-5-’6’-1 (рис. 14.4), для которого задано: р1=1 бар, t1=0 оС, скорость самолета 1000 км/ч, температура газа в начале процесса адиабатного расширения t4i=t4=1000 оС, коэффициенты адиабатного сжатия в диффузоре hд=р2i/р2=0,95, в компрессоре hк=lо/lоi=0,88 и адиабатного расширения в газовой турбине и сопловом канале hгт=hс=lоi/lо=0,9. Скорость на выходе из диффузора принять равной нулю. Рабочее тело обладает свойствами идеального воздуха с m=28,96 кг/кмоль и к=1,4.

Ответ: hi=0,280, 

промежуточные результаты решения: р2i=1,509 бар, Т3i=Т3=442 К.

14.4. Для условий предыдущей задачи определить температуру t5i и давление р5i газов на выходе из газовой турбины и ее внутреннюю мощность при расходе воздуха через турбокомпрессорный ВРД G=10 кг/с.

Ответ: t5i=869 оС, р5i=2,96 бар, WГТi=1,31 МВт .

14.2. Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы реактивных двигателей.

2. Изобразите схему и цикл в р,v- и в Т,s- диаграммах прямоточного воздушного реактивного двигателя (ВРД), поясните назначение его элементов и характер процессов, происходящих в них.

3. От каких величин зависит термический КПД прямоточного ВРД ?

4. Какие особенности имеет схема сверхзвукового прямоточного ВРД по сравнению с дозвуковым прямоточным ВРД ?

5. Изобразите схему и цикл в р,v- диаграмме турбокомпрессорного ВРД, поясните назначение его элементов и характер процессов, происходящих в них.

6. От каких величин зависит термический КПД турбокомпрессорного ВРД ?

7. Почему КПД турбокомпрессорного ВРД больше, чем КПД прямоточного ВРД ?

Конвективный теплообмен Тепловое излучение http://4d-art.ru/
Математика, сопротивление материалов, электротехника лекции, задачи