Цикл - брайтон
Cтраница 3
Конструктор может захотеть получить оценку роли аксиального излучения, например, в воздухоподогревателе или в регенеративном теплообменнике, использующемся в двигателях, работающих по циклу Брайтона или Стирлинга. Утечка теплового излучения через отверстие или трещину в тепловой изоляции является обычным делом. Ниже для определения плотности теплового потока вдоль канала используется алгебра угловых коэффициентов. Если плотности потоков эффективного излучения боковых стенок канала известны ( в случае, когда известно распределение температуры и стенки черные) или для них можно использовать разумные аппроксимации ( для канала с адиабатными стенками), получаемые выражения можно непосредственно использовать на практике. Если плотности потоков эффективного излучения стенок неизвестны и для них нет подходящих аппроксимаций, то задачу легко сформулировать излагаемым здесь способом, а затем ее решение можно искать численными методами. [31]
Рефрижераторы с поршневыми машинами, работающие по циклу Брайтона или Клода, применимы для малых или промежуточных тепловых нагрузок, начиная с температур жидкого гелия до уровня - - 50 К. Верхняя граница холодопроизводительности в этой области ограничена размерами машин и их весом. Турбомашинные рефрижераторы, работающие по циклу Брайтона или Клода, занимают область наибольших тепловых нагрузок во всем температурном диапазоне. [32]
Установки повторного сжижения природного газа могут функционировать по модифицированному циклу Брайтона. В этом случае в схему установки включается контур верхнего азотного каскада отделения и частичного сжижения азота. Установки повторного сжижения, работающие в соответствии с модифицированным циклом Брайтона, могут иметь разное исполнение - отделяющие сжиженный азот и неотделяющие азот от сжиженного газа. Азот поступает в установки повторного сжижения вместе с парами природного газа. После того как азот пройдет через теплообменник 6, газ расширяется в турбине 5, где и охлаждается. [33]
Этот неиссякаемый, но в то же время нерегулярный, источ-ний энергии в последнее время вновь привлек внимание исследователей, 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. [34]
 |
Схема газотурбинного двигателя открытою цикла. [35] |
Первая ступень турбины служит приводом компрессора. Последующие ступени вырабатывают механическую энергию, которая используется для производства электроэнергии или - в турбовинтовом авиационном двигателе - для вращения пропеллера. В турбореактивном двигателе разница между количеством движения воздуха на входе в компрессор и количеством движения газов, имеющих высокую скорость, на выходе из турбины создает реактивную тягу. Этот цикл носит название цикла Брайтона. [36]
Циклы Рэнкина ( Rankin, для паровой турбины) и Брайтона ( Bryton, для газовой турбины) и их различные варианты характеризуются постоянным тепловым потоком. Циклы Отто, Дизеля и Брайтона суть циклы внутреннего сгорания, при которых топливо сжигается в рабочем потоке, и поэтому наивысшая температура цикла достигается не посредством теплопереноса. Однако она зависит от свойств материала деталей, контактирующих с горячим потоком. В газовой турбине, где используется цикл Брайтона, камера сгорания и детали турбины контактируют с постоянно горячим рабочим потоком, тогда как в циклах Отто и Дизеля поток попеременно то горячий, то холодный. Следовательно, в циклах Отто и Дизеля пиковая температура может быть стехиометрической, а газовая турбина может приближаться к стехиометрическим температурам лишь настолько, насколько позволяют свойства использованных в ней материалов. В данной главе внимание сосредоточено на работе газовой турбины. [37]
Фирма Atomic International изучает изотопные источники тока с турбогенераторами, предназначенные для космических аппаратов. Предполагается, что в результате этих исследований, которые проводятся по инициативе NASA, будут созданы два компактных источника тока для космических аппаратов. Один космический аппарат с человеком на борту должен будет совершить посадку на Марсе, другой - облет Марса и Луны. Полагают, что системы будут работать по циклу Ренкина и по циклу Брайтона. [38]
Контроль за потоком энергии от изотопного источника тепла или от коллектора солнечных лучей также может быть связан со сложными инженерными задачами. Кроме того, необходимо создать условия для отвода тепла от криостатируемого объекта к холодному концу рефрижератора. Имеются две возможности обеспечения теплового контакта: установка объекта непосредственно на рефрижераторе и реализация отдельного цикла - либо тепловой трубки, либо замкнутого циркуляционного контура с жидким агентом. Это представляет собой определенное усложнение, которое, однако, не относится к рефрижераторам по циклу Брайтона и Клода, поскольку в этих системах газ цикла может иметь непосредственный контакт с объектом криостатирования. [39]
Установки повторного сжижения, действующие по непрямой схеме сжижения, применяют на этиленово-зах небольшой грузовместимости. В них вторичным хладагентом служат фреон или азот. Циркуляционные контуры конденсируемого газа выполняются как насосными, так и безнасосными. Установки, действующие по комбинированной схеме сжижения, используют на многоцелевых универсальных газовозах вместимостью свыше 12 - 15 тыс. м3, а также на метановозах грузовместимостью 125 тыс. м3 и более. Метано-возы большой грузовместимости чаще оборудуют регенеративными турборасширительными машинами, работающими по циклу Брайтона с природным газом или азотом или по модифицированным циклам Брайтона. [40]
Установки повторного сжижения, действующие по непрямой схеме сжижения, применяют на этиленово-зах небольшой грузовместимости. В них вторичным хладагентом служат фреон или азот. Циркуляционные контуры конденсируемого газа выполняются как насосными, так и безнасосными. Установки, действующие по комбинированной схеме сжижения, используют на многоцелевых универсальных газовозах вместимостью свыше 12 - 15 тыс. м3, а также на метановозах грузовместимостью 125 тыс. м3 и более. Метано-возы большой грузовместимости чаще оборудуют регенеративными турборасширительными машинами, работающими по циклу Брайтона с природным газом или азотом или по модифицированным циклам Брайтона. [41]
Существует характерная степень расширения в вихревой трубе ( или относительная доля охлажденного потока) ( рис. 4.11), при которой кинетическая энергия вынужденного вихря становится больше исходной. На режимах вращения вынужденного вихря отстает от закона вращения твердого тела - ю const. Избыточная кинетическая энергия свободного вихря расходуется на трение о стенки ( работа внешних поверхностных сил) и на работу внутренних поверхностных сил. При турбулентном течении пульсационное движение непрерывно извлекает энергию из ос-редненного движения. Если допустить, что под действием турбулентности перемещаются среднестатистические турбулентные моли с массой dm, совершающие элементарные циклы парокомпрессионных холодильных машин, то можно найти работу, затраченную на их реализацию. Объем турбулентного моля и путь его перемещения невелики по сравнению с контрольным объемом Q, поэтому изменение температуры при изобарных процессах теплообмена моля с окружающими его частицами незначительно. Это позволяет, не внося существенной погрешности, заменить цикл Брайтона циклом Карно. [42]
Страницы: 1 2 3