Для расчета мощности турбины необходимо знать темпера­туру выпускных газов на входе в нее. Выпуск газов из цилиндра является сложным газодинамическим процессом, при котором давление, температура и скорость газов в трубопроводе непре­рывно изменяются. При шаговом расчете кругового процесса масса и температура газов, поступающих в выпуск­ной трубопровод, рассчитываются для каждого шага, причем посредством интегрирования может быть найдена средняя тем­пература выпускного газа. Рассмотрим теперь этот процесс в пред­положении, что давление в выпускном трубопроводе остается постоянным и что в конце хода выталкивания во всем выпускном коллекторе температура одинакова. Выпускные газы расши­ряются от давления, соответствующего точке 5ц, до давления р₃ перед турбиной (рис. 7.1).

Температура газов после перемешивания Т₃ (средняя темпера­тура), которую они имеют после окончания процесса выталкива­ния, будет ниже, чем температура газов в конце расширения в ци­линдре, но, под действием преобразования энергии завихрения потока, выше, чем температура изоэнтропийного расширения, начинающегося в точке 5ц.

С целью упрощения состояние, соответствующее концу расши­рения в цилиндре (5 ц), в последующем будем обозначать только индексом ц (цилиндр). В случае совершенного двигателя (при отсутствии потерь теплоты в стенки) процесс выпуска можно разбить на следующие частичные процессы (рис. 7.2 [7.1]).

1. При открытии выпускного клапана (в случае идеального двигателя это происходит бесконечно быстро при положении порш­ня в нижней мертвой точке) часть отработавшего газа устремляется из цилиндра в выпускной трубопровод. Заряд в цилиндре охлаж­дается при этом изоэнтропийно, высвобождающаяся вследствие этого работа затрачивается на придание потоку скорости в сече­нии выпускного клапана. В выпускном трубопроводе энергия скорости вследствие завихрений вновь преобразуется в теплоту. В качестве эквивалентного процесса представим себе, что перед открытием выпускного клапана в выпускном трубопроводе не­посредственно к клапану примыкает поршень K₂, нагруженный давлением р₃ (рис. 7.2, а).

2. При открытии выпускного клапана поршень K₂ при еще неподвижном рабочем поршне K₁ передвигается вправо до тех пор, пока в цилиндре не установится давление р₃ (рис. 7.2, б). Промежуточное положение поршня K₂ на рис. 7.2, б в данном случае нас не интересует.

3. Затем рабочий поршень К₁ перемещается из левой (ниж­ней) в правую (верхнюю) мертвую точку, а поршень K₂ еще дальше вправо (рис. 7.2, в). Все содержимое цилиндра теперь находится в выпускном трубопроводе и после перемешивания принимает состояние, характеризующееся параметрами р₃, V₃, Т₃. При перетекании и движении газа по трубопроводу поршень K₂ под воздействием газа совершает работу р₃V₃. Для выталкивания газа из цилиндра затрачивается работа, совершаемая поршнем К₁ она равна р₃V_ц. В соответствии с этим суммарная работа, произве­денная газом, составит р₃ (V₃—V_ц). Так как отсутствует преобра­зование теплоты, то согласно первому закону термодинамики можно записать

Если допустить, что в цилиндре нет остаточных газов, то массы газа в левой и правой частях уравнения равны, и, отнеся их к 1 кг, получим

в то время как для адиабатного расширения от температуры 1200 К получается

В реальном случае, однако, имеют место значительные потери теплоты выпускных газов в охлаждаемом выпускном канале крышки цилиндра (в связи с высокой скоростью потока) [7.2], а также потери теплоты в неохлаждаемом, но не полностью тепло­изолированном выпускном трубопроводе и в газоподводящем корпусе турбины. С учетом этих потерь теплоты можно прибли­женно определить температуру адиабатного расширения на входе в турбину [7.3 ] по выражению