More Related Content
What's hot (18)
Viewers also liked (11)
Similar to презентация камеры сгорания. (1) (13)
презентация камеры сгорания. (1)
- 1. Эксэрготрансформаторная камера сгорания топлива. В эксэрготрансформаторной камере сгорания происходит процесс преобразования значительной части потенциальной энергии топлива, в кинетическую энергию, которая теоретически может быть преобразована в работу (эксэргию). Выходное давление торможение может превосходить давление на входе.
- 2. Существующие способы преобразования тепловой энергии в механическую работу, открытые в 19 веке, достигли совершенства, и дальнейшее их усовершенствование становится экономически не обосновано. Современной энергетики нужны новые технологии третьего тысячелетия. С открытием способа безударного сложения потоков газа и изготовлением устройства, в котором он реализуется, открывается необозримые возможности для энергетики. Предлагаю на рассмотрение принципиально новую эксэрготрансформаторную камеру сгорания, в которой одновременно с горением топлива, происходит лавинообразное преобразование его тепла в эксэргию за счет разности температур холодного воздуха и продуктов горения топлива. Основой данного проекта являются несколько общеизвестных фактов термодинамики. Общеизвестно, что теоретическая тепловая машина способна выполнять полезную работу только при наличии разницы температур рабочего тела и окружающей среды. Общеизвестно, что при получении «холода» в холодильнике, необходимо затратить полезную работу для разделения воздуха на холодную и горячую части и чем больше разница температур, тем больше затрачиваемая работа. Процесс теоретически обратим. Обратный процесс « холодильника» - это возвращение полезной работы и параметров газа в исходное положение, при этом выполняются законы сохранения и второй закон термодинамики. Выполнение этих условий возможно только в безударном способе сложения потоков газа. Открыт способ безударного сложения потоков газов и изготовлено устройство, в котором он реализуется. Данное устройство названо нами эксэрготрансформатором. Концепция эксэрготрансформаторной камеры сгорания. Цель разработки – создание устройства, в котором одновременно со сгоранием топлива в нем происходит преобразования образующего тепла в полезную работу (эксэргию). Эксэрготрансформаторная камера сгорания может работать как отдельно, так и в составе с другими издельями, создавая более сложные энергоэффективные устройства.
- 3. Предлагаемая эксэрготрансформаторная камера сгорания имеет запальное устройство, в которое подается насосом одна единица топлива и нагнетается компрессором одна или несколько весовых частей воздуха, обеспечивающих устойчивое горение и испарение паров топлива. Пары топлива и продукты его сгорания с высоким давлением поступают в эксэрготрансформатор, где выполняют работу по всасыванию и сжатию наружного воздуха. В объеме эксэрготрансформатора происходит догорание паров топлива в избыточном воздухе. Продукты сгорания топлива со сверхзвуковой скоростью поступают в диффузор, где их скоростной напор преобразуется в давление. Результат преобразования в эксэрготрансформаторной камере сгорания. В запальное устройство подается 1кг. топлива с теплотой сгорания Qсг.=42000КДж/кг и 3кг. сжатого воздуха с температурой 498°К и Р.=0.68МПа. С диффузора эксэрготрансформатора выходят продукты сгорания топлива массой 25.66 кг. с давлением 0.7938Мпа и температурой 1078°К. Энергетический баланс: Эк. + Qсг. = Эп. + G; Эк. – работа компрессора; Qсг.- теплота сгорания топлива; Эп. – эксэргия, которая может быть преобразована в полезную работу. G – Остаточная теплота горения топлива. 630КДж + 42000 = 22430 + 20200КДж. Коэффициент преобразования эксэргии - Эп / Эк = 36.6. Одновременно с горением топлива, происходит преобразования тепла в кинетическую энергию, которая используется в более сложных устройствах, в процессах дальнейшего преобразования. Более подробное описание процесса приведено в расчете термического цикла камеры сгорания.
- 4. Планируемый выход на рынок. Эксэрготрансформаторная камера сгорания топлива обычно используется в более сложных энергоэффективных устройствах. Необходимо, не раскрывая Ноу-хау как можно дольше. Разработать и освоить производство эксэрготрансформаторных камер для различных типов энергоустановок. Смысл в том, что эффект от внедрения эксэрготрансформаторных камер огромный, поэтому будут попытки дальнейшего усовершенствование технологии, поэтому необходимо быть всегда впереди. После освоения производства эксэрготрансформаторных камер сгорания топлива, раскрывается Ноу-хау и патентуется во всех развитых странах.
- 5. Финансовые вопросы. Заключается договор с инвестором, по которому управление проектом передается инвестору. Совместно участвуем в проектировании, изготовлении и испытании рабочих вариантов образцы продукции. По результатам испытания, образцы направляются в серийное производство.
- 6. Конкуренты проекта. В настоящее время эксэрготрансформаторных камер сгорания топлива нет, поэтому конкуренции быть не может. Проект эксэрготрансформаторной камеры сгорание демонстрирует различные свойства эксэрготрансформатора. Конкурентам она может быть в предложенных ранее проектах: Гиперзвуковой тепловой двигатель для дальних ударных безпилотников и крылатых ракет. № 5184. Энергетика сверхзвуковых скоростей или газовоздушный термический цикл эксэрготрансформаторного двигателя. № 5239. Универсальный авиационный двигатель.
- 7. Конкурентные преимущества. В гиперзвуковом тепловом двигателе первоначальная работа выполняется топливным парогенератором, где топливо под большим давлением подаётся на охлаждение стенок камеры сгорания и испарившись в процессе поступает с высокой температурой в эксэрготрансформатор для выполнения работы по всасыванию и сжатию атмосферного воздуха. Преимущество парогенератора в том, что нет турбокомпрессора. Недостатки – тяжелый пуск, неустойчивое горение топлива, низкая экономичность и недостаточная мощность. Дополнив его относительно не большим турбокомпрессором, подающего 0,1 - 0.3 частей необходимого количества воздуха в запальное устройство ликвидирует вышеуказанные недостатки.
- 9. Расчет эксэрготрансформаторной камеры сгорания. Начальные условия примем. Теплота сгорания топлива 42000 КДж/кг. Для сгорания 1кг. топлива необходимо 14 кг. воздуха. При сгорании 1кг воздуха в парах топлива выделяется 3000 КДж. тепла. Удельную теплоемкость для воздуха и продуктов сгорания примем постоянную: Ср. = 1КД/кг. град. Камера сгорания имеет запальное устройство, в которое подается 1кг. топлива с наружной температурой 288.°К. и 3кг. воздуха с давлением 0.68МПа и температурой 498°К. При сгорании воздуха в парах топлива в запальном устройстве выделяется тепло: 3000 ×3=9000 КДж. Температура смеси в запальном устройстве: (288×1 +498×3 +9000)/4 = 2695°К. Иллюстрация расчета происходящих процессов изменения состояния газа, показаны в T-S диаграмме. Энергия паров топлива и продуктов его сгорания (рабочей газ) выполняет в эксэрготрансформаторной камере сгорания работу, по всасыванию и сжатию атмосферного воздуха. Работа адиабатного процесса 1-2 создает в камере критическое разряжение процесс 2-3. Назовем это разряжение «потенциальной ямой». Аа. = Ср×(Т1- Т2) m = 1×(2695 – 1560) 4 = 1135×4 = 4540 КДж. Ар. = Ср×(Т2- Т3) m = 1×(1560 – 1300) 4 =260 × 4 = 1040 КДж. Работа всасывания процесс 4-5 одного килограмма воздуха. Авсас. = Ср×(Т4 – Т5) = 1×(288 – 240) = 48 КДж. Масса всасываемого атмосферного воздуха. Мв. = 1040 : 48 = 21.66кг. На 1 кг. рабочего газа всасывается 5.417кг. наружного воздуха. Наружный воздух, реализуя разряжение «потенциальной ямы», со звуковой скоростью поступает в неё, где происходит встреча с рабочим газом, создавшим её.
- 10. Свойства газа таковы, что при звуковых скоростях в процессах температурного сложения и разделения газа наблюдается максимальная асимметрия между первым и вторым законом термодинамики. Процес энергообмена состоит в следующем: Рабочий газ в процессе изотермического сжатия процесс - 2, отдает тепло холодному воздуху и выходит из потенциальной ямы. Холодный воздух, получив тепло в процессе 5-4, возвращается в исходное состояние, т.е. его давление, удельный объём соответствуют первоначальному состоянию т.4. Результат этих процессов: Восстановилась симметрия между первым и вторым законами термодинамики. Возросла кинетическая энергия рабочего газа процесс 1- 0, за счет преобразования тепла в эксэргию. (Обратный процесс (холодильника), когда полезная работа была преобразована в «холод»). Далее вступает в свои права первый закон термодинамики, устанавливающий Равенство: Сумма изохорных процессов 4-8 должна быть равна изобарным процессам 2-8, отсутствие равенства компенсируется эксэргией. Аизох. = (545 – 288)×5.417 = 1392. Аизоб. = 1560 – 545 = 1015. Недостача – 377КДж. Расчет по изобаре: 1015 : 5.417 = 187.4. Сложим и найдем точку 7 на изохоре 4-8. 288 + 187.4 = 475.4 Расчет параметров точки 7. Р. = (Т×R): V, Р = (475.4×290): 0.8352 = 165070 Па. Адиабатное расширение газа процесс 7-6 определит параметры точки 6 Т=412°К. Для достижения изохоры Т. = 545°К, необходимо использовать кинетическую энергию газа. (1392 – 1015) : 5.417 = 69.6, 475.4 + 69.4 = 545. Оставшаяся кинетическая энергия рабочего газа распределяется по общей массе взаимодействующего вещества. Процесс 8 – 9. ( 2695 – 1937) : (5.417 + 1) =118.1 Параметры точки т 9. Т9. = 545 +118.1 = 663°К, Р. = 528640Па. Произошло сложение двух потоков. Начинается процесс горения паров топлива в избытке кислорода. Горение топлива происходит в постоянном объеме камеры сгорания: канал имеет цилиндрическое строение постоянного сечения, огражденного на входе и выходе сверхзвуковой скоростью. Геометрия канала камеры сгорания определяет показатель политропы, которая может быть от V = Const до P= Const.
- 11. Примем, что в процессе V = Const, повышения давление газа в канале камеры сгорания не должно превосходить напор рабочего газа точка 9. Горение. Найдем повышение температуры газа при сгорании оставшихся паров топлива. 42000 – 9000 = 33000КДж. Общая масса газа на 1кг. топлива: М = 6.417×4 = 25.668. Повышение температуры будет равно: 33000: 25.668 :1= 1285.6 градуса. Температурой движущего потока является т.7, параметры которой: температура Т. = 475,4°К. и удельный объем V = 0.8352. Температура сгорания топлива: Тv. = 475.4 +1285.6 = 1761°К. Найдем температуру точки 10, пересечение изохоры и изобары Р.= 528640 Па. (P×V) :R = 1522.5°К. Горение при V = Const прекращается. Далее газ, пройдя канал камеры сгорания, поступает в её диффузор, где скоростной напор суммируется с давлением в движущемся потоке. Энтальпия движущего потока равна: Ад = (663 – 475.4) ×1= 187.6КДж/кг. Суммируем с энтальпией горения внутри потока: 1522.5 +187.6 = 1710. Процесс 10 – 11. Определим максимальное давление торможения в диффузоре. (1710 : 1522.5) возводим в степени 3.5 = 1.50154 × 528640 =793800 Па. Догорание топлива в диффузоре при P= Const. Р. = 793800Па. Процесс 11-12. Тепло недогоревшего топлива: (1761 – 1522.5)×1 = 239, 1710 +239 = 1949°К. Определим потенциальную энергию на выходе с диффузора эксэрготрансформаторной камеры сгорания. Ап. = (1949 – 1078)×25.668 = 22356КДж. Определим коэффициент трансформации. Затраты работы на процесс инициирования трансформации: Сжатие 3-х кг. воздуха до Р.= 0.68МПа и температуры Т.= 498°К. Ак. = (498 – 288)×1= 630КДж. С диффузора эксэрготрансформатора выходят продукты сгорания топлива массой 25.66 кг. и температурой 1078°К. Энергетический баланс: Эк. + Qсг. = Эп + G; Эк. – работа компрессора; Qсг.- теплота сгорания топлива; Эп. – эксэргия КС, которая может быть преобразована в полезную работу. G – Остаточная теплота горения топлива. 630КДж + 42000 = 22430 + 20200КДж. Коэффициент преобразования эксэргии - Эп/Эк = 36.6.
- 12. Эксэрготрансформаторная камера сгорания будет применена в двигателях: