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).
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/158.gif)
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]).
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/159.gif)
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 р3Vц. В соответствии с этим суммарная работа, произведенная газом, составит р3 (V3—Vц). Так как отсутствует преобразование теплоты, то согласно первому закону термодинамики можно записать
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/160.gif)
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
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/161.gif)
в то время как для адиабатного расширения от температуры 1200 К получается
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/162.gif)
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
![](/images/stories/Nadduv-dvigatelej/chast-1/150-193/163.gif)
|