Главные энергетические установки кораблей и судов...

J.F.> утилизации тепла от повышенной температуры уходящих из турбины газов? Но тогда в чем он заключается?
В установке теплообменика, обеспечивающего подогрев воздуха после компрессора выхлопными газами, при этом у ГТУ WR-21 еще производится промежуточное охлаждение воздуха.
ftp://inethub.olvi.net.ua/Library/share/%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8/%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B8%D0%BA%20%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%BC%D1%8C/%D0%9A%D0%9E%D0%9D%D0%A1%D0%A2%D0%A0%D0%A3%D0%9A%D0%A2%D0%98%D0%92%D0%9D%D0%AB%D0%95%20%D1%81%D1%85%D0%B5%D0%BC%D1%8B/3-2-KonstruktivnyjeSkhemyNazemnyhMorskihGTD.pdf - см. стр.141, рис.3.36
J.F.> утилизационные котлы вроде имеют распространение в коммерческом секторе
потому как считается, что подобные усложения ЭУ нежелательны для военных кораблей, даже при условии экономии топлива. Но последнее время определенные шаги в вопросе повышения экономичности ГТУ делаются, различные сложные циклы внедряются, WR-21 тому пример.

Спасибо за информацию! Да, теперь кажется понятно что "регенерация" это традиционный подогрев рабочих сред перед турбиной плюс повышение давления воздуха перед камерой сгорания. А промежуточное охлаждение, наверное, позволяет снизить давление воздуха перед компрессором высокого давления и уменьшить его мощность. А давление воздуха потом перед камерой сгорания опять можно повысить за счет подогрева отработанными газами.

J.F.> А промежуточное охлаждение, наверное, позволяет снизить давление воздуха перед компрессором высокого давления и уменьшить его мощность. А давление воздуха потом перед камерой сгорания опять можно повысить за счет подогрева отработанными газами.
Промежуточное охлаждение позволяет повысить степень сжатия в КВД. Иначе (при поступлении на вход горячего воздуха) последние ступени не выдержали бы. Поэтому промежуточное охлаждение применяется во многих компрессорах (не связанных с ГЭУ), даже в поршневых. Применяется оно и при наддуве дизелей (цилиндр - вторая ступень компрессора ), но здесь есть и другая цель - увеличить массу заряда воздуха при том же объеме.

607ОДНГС> Промежуточное охлаждение позволяет повысить степень сжатия в КВД. Иначе (при поступлении на вход горячего воздуха) последние ступени не выдержали бы.

Тут фишка в том что сначала воздух охлаждают, а потом греют(!). И всё заради КПД. Удивительно но работает.

iodaruk> Тут фишка в том что сначала воздух охлаждают, а потом греют(!). И всё заради КПД. Удивительно но работает.
Какая же это фишка... Просто физика. Охлаждают его перед сжатием, а греют в процессе сжатия (от сжатия) и после него (от регенератора!)

iodaruk>> Тут фишка в том что сначала воздух охлаждают, а потом греют(!). И всё заради КПД. Удивительно но работает.
607ОДНГС> Какая же это фишка... Просто физика. Охлаждают его перед сжатием, а греют в процессе сжатия (от сжатия) и после него (от регенератора!)

Да-да! Я именно это и имел в виду! Горячий воздух из-за повышенного давления проблематичнее сжимать, чем холодный. Только я думал о мощности компрессора ВД, а вы о прочности его последних ступеней. И про подогрев тоже именно это имел в виду. Только неясно отчего КПД растет: от температуры воздуха (не надо нагревать в камере сгорания -> повышается температура и давление рабочих газов в турбинах), от повышенного давления воздуха(большая масса воздуха в единицу времени в том же объеме камеры сгорания -> более полное сгорание топлива, большее "стартовое" давление в камере сгорания (в последнем не уверен) -> большее давление рабочих газов в турбинах).

J.F.> Горячий воздух из-за повышенного давления проблематичнее сжимать, чем холодный.
Нет. Речь о том, что когда в компрессоре воздух сжимается - он нагревается. Вот и его и охлаждают.

ЗЫ. Гуглить по слову "интеркулер"

J.F.>> Горячий воздух из-за повышенного давления проблематичнее сжимать, чем холодный.
LtRum> Нет. Речь о том, что когда в компрессоре воздух сжимается - он нагревается. Вот и его и охлаждают.
LtRum> ЗЫ. Гуглить по слову "интеркулер"

Хмм... Почему нет?! Прочитал про интеркуллеры в википедии и обнаружил, что проблема в падении плотности нагретого воздуха, что равносильно повышению его давления (меньшее количество воздуха создает такое же высокое давление). Т.е. для обеспечения требуемого количества воздуха (при постоянном расходе) его надо в горячем состоянии подавать при более высоком давлении. Получается что тянем одну веревку за разные концы. Ниже цитата из википедии (но в общем-то из физики...).
&nbsp[показать]


P.S. А вот и прямое указание на рост давления газа при росте его температуры (правда рост давления от увеличения температуры не так велик: всего в 1 и 1/273 раза от давления при 0°С на каждый 1°С):

Закон Шарля:

Учебник » Теплота. Молекулярная физика » Свойства газов » § 222. Зависимость давления газа от температуры.
Давление некоторой массы газа при нагревании на 1 °С при неизменном объеме увеличивается на 1 /273 часть давления, которое эта масса газа имела при 0°С (закон Шарля).

 

J.F.> Только неясно отчего КПД растет: от температуры воздуха (не надо нагревать в камере сгорания -> повышается температура и давление рабочих газов в турбинах), от повышенного давления воздуха(большая масса воздуха в единицу времени в том же объеме камеры сгорания -> более полное сгорание топлива, большее "стартовое" давление в камере сгорания (в последнем не уверен) -> большее давление рабочих газов в турбинах).
КПД растет т.к.
1. Вы правы, воздух уже нагрет, значит для того чтобы достигнуть той же температуры воздуха перед турбиной нужно сжечь меньше топлива.
2. Этот подогрев произошел за счет дарового тепла уходящих газов (тепло возвращается в цикл - КПД у регенеративного цикла всегда будет больше чем у обычного)
А за счет более высокого давления в камеру сгорания поступит большая масса воздуха в которой может сгореть больше топлива (так же работает наддув дизеля) при этом вырастет удельная мощность (на те же массо-объемные показатели). А вот КПД может меняться по разному. Для ДВС при механическом наддуве он снизится, а при турбонаддуве - вырастет

J.F.>> Только неясно отчего КПД растет: от температуры воздуха (не надо нагревать в камере сгорания -> повышается температура и давление рабочих газов в турбинах), от повышенного давления воздуха(большая масса воздуха в единицу времени в том же объеме камеры сгорания -> более полное сгорание топлива, большее "стартовое" давление в камере сгорания (в последнем не уверен) -> большее давление рабочих газов в турбинах).
607ОДНГС> КПД растет т.к.
607ОДНГС> 1. Вы правы, воздух уже нагрет, значит для того чтобы достигнуть той же температуры воздуха перед турбиной нужно сжечь меньше топлива.
607ОДНГС> 2. Этот подогрев произошел за счет дарового тепла уходящих газов (тепло возвращается в цикл - КПД у регенеративного цикла всегда будет больше чем у обычного)
607ОДНГС> А за счет более высокого давления в камеру сгорания поступит большая масса воздуха в которой может сгореть больше топлива (так же работает наддув дизеля) при этом вырастет удельная мощность (на те же массо-объемные показатели). А вот КПД может меняться по разному. Для ДВС при механическом наддуве он снизится, а при турбонаддуве - вырастет

Доброго здоровья!
Маленькое дополнение: интеркулер (промежуточный охладитель) КПД снижает. Но выгода от увеличения удельной мощности перевешивает.

С уважением

Oleg_P> Маленькое дополнение: интеркулер (промежуточный охладитель) КПД снижает. Но выгода от увеличения удельной мощности перевешивает.
Oleg_P> С уважением

Интеркулер КПД снизить не может, либо объясните мне каким образом! КПД тепловой машины зависит не говоря научно, а доступно, от того сможете ли вы всю тепловую энергию преобразовать в механическую, чем меньше потеря теплоты тем выше КПД.
Интеркулер применяется на двигателях внутреннего сгорания со сжатием подаваемого на впуске воздуха (турбокомпрессором, или механическим нагнетателем). После сжатия как уже раньше было сказано, температура воздуха высока и снижается его плотность, а следовательно и содержания в нем кислорода, без которого не сгорит топливо, следовательно необходимо его охладить, интеркулер эти и щанимается, обычно повышая мощность в пределах 8-11%.

Доброго здоровья!

Под рукой нет учебника по теории ДВС, но попробую на пальцах

Шмидт11> Интеркулер КПД снизить не может, либо объясните мне каким образом! КПД тепловой машины зависит не говоря научно, а доступно, от того сможете ли вы всю тепловую энергию преобразовать в механическую, чем меньше потеря теплоты тем выше КПД.

Уходящие газы в турбокомпрессоре (в механическом нагнетателе это выполняет сам двигатель) совершают работу, часть которой запасается, назовём это так, в виде тепловой энергии (сжатие газа). Так вот интеркуллер рассеивает часть этой теплоты в атмосферу и соответственно часть совершённой работы идёт лесом, снижая немного общий КПД установки (ДВС+комрессор)с интеркуллером по сравнению с установкой без оного.

Шмидт11> Интеркулер применяется на двигателях внутреннего сгорания со сжатием подаваемого на впуске воздуха (турбокомпрессором, или механическим нагнетателем). После сжатия как уже раньше было сказано, температура воздуха высока и снижается его плотность, а следовательно и содержания в нем кислорода, без которого не сгорит топливо, следовательно необходимо его охладить, интеркулер эти и щанимается, обычно повышая мощность в пределах 8-11%.

Вот на счёт снижения содержания кислорода - эт не правда. А охлаждают воздух для увеличения наполнения цилиндров за счёт, я так думаю, снижения насосных потерь. Кроме того, неохлаждённый нагнетаемый воздух для форсированных КДВС резко снижает его ресурс.

На сколько поднимает мощность интеркуллер - не знаю точно, хотя можно посмотреть на конкретных образцах. Могу точно утверждать, что при установке турбокомпрессора на атмосферный дизель считается, что при форсировании до 25% по мощности можно обойтись без интеркуллера. Хотите получить большую прибавку мощности - применяйте промежуточный охладитель.

С уважением

П.С. КДВС - комбинированый ДВС, т.е. ДВС+турбокомрессор

Oleg_P> Уходящие газы в турбокомпрессоре (в механическом нагнетателе это выполняет сам двигатель) совершают работу, часть которой запасается, назовём это так, в виде тепловой энергии (сжатие газа). Так вот интеркуллер рассеивает часть этой теплоты в атмосферу и соответственно часть совершённой работы идёт лесом, снижая немного общий КПД установки (ДВС+комрессор)с интеркуллером по сравнению с установкой без оного.
Oleg_P> Вот на счёт снижения содержания кислорода - эт не правда. А охлаждают воздух для увеличения наполнения цилиндров за счёт, я так думаю, снижения насосных потерь. Кроме того, неохлаждённый нагнетаемый воздух для форсированных КДВС резко снижает его ресурс.
Oleg_P> На сколько поднимает мощность интеркуллер - не знаю точно, хотя можно посмотреть на конкретных образцах. Могу точно утверждать, что при установке турбокомпрессора на атмосферный дизель считается, что при форсировании до 25% по мощности можно обойтись без интеркуллера. Хотите получить большую прибавку мощности - применяйте промежуточный охладитель.
Oleg_P> С уважением

То, что тепловая энергия уходит, это понятно, она только в цикле Карно не теряется. Я вот не могу понять. Ознакомьтесь вот тут Экзамены.ру / Тепловой двигатель и его коэффициент полезного действия. Влияние тепловых двигателей на окружающую среду и способы уменьшения их вредного воздействия. / Ответы на экзамен по физике / Готовые сочинения на экзамен 2010
Так вот я руководствуюсь тем, что "температура рабочего тела" (это газ), котороый совершает работу в двигателе. Отношение работы к энергии, которое получило рабочее тело от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия. Правильно я понимаю? То есть грубо говоря мы запасли энергию которые дали газы, а что там дальше с ними уже не важно. И кпд, что с охладителем, что без него одинаковый.

Вот на счёт[b] снижения содержания кислорода - эт не правда. Тут я с вами в корне не согласен.
Согласно закону Бойля-Мариотта плотность воздуха будет тем больше, чем больше давление, а согласно закону Гей-Люссака плотность воздуха тем больше, чем меньше температура воздуха. Объединив эти два закона для определения зависимости между плотностью, давлением и температурой воздуха, получается уравнение состояния газа закон Бойля-Мариотта - Гей-Люссака. Таким образом, можно сделать заключение, что чем выше давление и ниже температура, тем больше плотность воздуха. Понижая температуру впускного воздуха уменьшают его молярный обьем - при тех же обьемах будет больше молекул и значит топлива можно подать еще больше и кислорода хватит чтобы его окислить. В атмосферном бензиновом двигателе, стехиометрическое соотношение частей смеси топлива и воздуха выражается как 1 к 14.7. Если его превысить то, не сгоревший бензин просто польется из выхлопной трубы. Так вот нагнетание и охлаждение воздуха подаваемого в камеру сгорания дает возможность накачать больше топлива с гарантией того, что ему хватит окислителя, чтобы воспламениться и преобразовать тепло в работу.
Для справки, например, у БВМ есть два абсолютно одинаковых двигателя с турбонаддувом M51, но один с интеркулером (525 tds) а другой без (525 td) - 143 лс и 115 л.с. соответственно.
И еще надо заметить, что плотность влажного воздуха меньше, чем сухого (при одних и тех же условиях) на американских истребителях времен второй мировой войны была хитрая система подающая в воздушную смесь через тонкий распылитель воду, чем повышалась мощность двигателя (впрыск воды) (Энциклопедия Технологий и Методик - Впрыск воды в цлиндры двигателя внутреннего сгорания)

"неохлаждённый нагнетаемый воздух для форсированных КДВС резко снижает его ресурс." -это вы в точку попали!!! С уважением.

Шмидт11> То, что тепловая энергия уходит, это понятно, она только в цикле Карно не теряется.
Еще как теряется! Я вот не могу понять. Ознакомьтесь вот тут Экзамены.ру / Тепловой двигатель и его коэффициент полезного действия. Влияние тепловых двигателей на окружающую среду и способы уменьшения их вредного воздействия. / Ответы на экзамен по физике / Готовые сочинения на экзамен 2010
Шмидт11> Отношение работы к энергии, которое получило рабочее тело от нагревателя, называют коэффициентом полезного действия. Правильно я понимаю? То есть грубо говоря мы запасли энергию которые дали газы, а что там дальше с ними уже не важно. И кпд, что с охладителем, что без него одинаковый.
Правильно. Вот только работа - это разность между теплотой полученной от нагревателя и теплотой отданной холодильнику.
Это даже не цикл Карно, а закон сохранения энергии

Шмидт11> Для справки, например, у БВМ есть два абсолютно одинаковых двигателя с турбонаддувом M51, но один с интеркулером (525 tds) а другой без (525 td) - 143 лс и 115 л.с. соответственно.
Могу добавить что воздух после компрессора наддува идет очень горячий,специально мерили температуру на входе в коллектор после него и было что то порядка 70 градусов на стенке.Фактически эффект от наддува сильно снижается за счет предварительного нагрева воздуха,прогнав через интеркуллер удается снизить его температуру.
Еще один вспомогательный эффект от куллера-двигатель способен дольше работать без перегрева на высоких оборотах,без него мотор перегревался на раз два.

Nit> Ну раз мы здесь обсуждали - тогда точно стоит, именно он
Nit> Вопрос не в названии. А в возможностях ГАК'а на первых "Бореях" с тем, что будет на "Казани", например. А в контексте обсужаемого вопроса - в их стоимости.

Я могу оперировать только тем, что прочитал в открытой печати, в том числе в годовых отчётах производителей. Буду очень объязан, если предоставишь ссылки на годовые отчёты или другую открытую отчётность, в которых сказано про поставку Севмашу КТП-6-85 и "Мираж".

Nit> "Мираж"
А что такое "Мираж"?

Nit>> "Мираж"
Gogs> А что такое "Мираж"?
Блок ПТУ, разработанный для ПЛ 4-го поколения.

Nit>> "Мираж"
Gogs> А что такое "Мираж"?

Особенностью паротурбинной установки «Мираж» разработки Калужского Турбинного завода, которая изначально предназначалась для «Ясеня», была ее блочная компоновка с высокой степенью интеграции всех элементов. Помимо этого, она должна была обеспечивать как скоростной ход под турбозубчатыми агрегатами с понижающим редуктором и приводом на главный вал, так и «режим подкрадывания» с приводом от гребного электродвигателя, питаемого, в свою очередь от автономных турбогенераторов. ГТЗА, являющиеся, одним из основных источников шума на АПЛ, при этом, остаются отключены. Подобная гибридизация энергетической установки позволила в полной мере использовать тот факт, что реактор нового типа работает в одном режиме тепловыделения на всех режимах хода. Также, в значительной мере упростилась конструкция редуктора. К сожалению, финансовые проблемы завода «КТЗ» практически остановили все работы на нем в течение 90-х гг. В 2006 году ПТУ «Мираж» с номинальной мощностью порядка 43.000 л.с. уже проходила стендовые испытания и, судя по всему, именно начало ее серийного производства позволит начиная со второй лодки серии в полной мере использовать потенциал, заложенный в проект 885.

 

С комсомольским приветом от Алекса Коновалова

USSRNAVY> Схема регулирования группы котлов проекта 1134.

Когда-то была грифованная