Действительный (реальный) цикл ТРД

3.3.1. Процессы в действительном цикле

В действительном цикле ТРД:

– все процессы сопровождаются потерями энергии;

– физические свойства рабочего тела, характеризуемые параметрами к, с_р, R, изменяются при изменении температуры в процессах сжатия- расширения и подвода тепла, а также при изменении химического состава газа в КС.

Например: При сжатии воздуха в реальном ВЗ процесс повышения давления – политропный (рис. 3.7). То есть из-за наличия гидравлического сопротивления (трения воздуха об стенки ВЗ) температура возрастает от  до , следовательно, возрастает энтропия. Для сжатия более нагретого газа до давления  необходимо затратить бóльшую (политропную) работу L_п = L_ад + ΔL_r, где:

ΔL_r – тепловое сопротивление;

;                             (3.13)

.                             (3.14)

Показатель политропы n в данном примере зависит от температуры газа и всегда n > к (для ВЗ ВРД n ≈ 1,5…1,54).

Помимо того, что необходима дополнительная работа для сжатия более нагретого, при преодолении гидравлического сопротивления газа, необходима дополнительная работа L_r для преодоления трения воздуха о стенки канала ВЗ. Следовательно, полная работа, потребная на сжатие воздуха в ВЗ

                     (3.15)

Так как полная работа L_ВЗ совершается за счет изменения кинетической энергии воздуха в ВЗ

,                                         (3.16)

то

 .                                   (3.17)

Изменение кинетической энергии в реальных ВЗ расходуется на политропную работу сжатия (с учетом дополнительного подогрева при трении) и преодоление гидравлического сопротивления.

Сравним диаграммы идеального и действительного циклов ТРД (рис. 3.8, 3.9) при условии, что ; = .

н-к – политропное сжатие воздуха. Потребная работа сжатия рабочего тела (воздуха) в действительном цикле (в сравнении с адиабатным) больше на величину ΔL_r и L_r, а температура за ОК  выше, чем .

к-г – подвод тепла к рабочему телу в КС. В действительном цикле идет не при постоянном давлении, так как в КС имеют место потери полного давления. Следовательно, перед ГТ газ имеет меньшее давление  и меньшую полную энергию (работоспособность).

г-с – расширение газа в ГТ и РС. В реальном цикле процесс расширения газа политропный, поэтому температура на срезе РС  выше, чем .

Для подогрева газа до заданной  в действительном цикле необходимо подвести меньше тепла Q_1д, так как . Газы покидают двигатель при  (при одной и той же суммарной степени понижения давления газ дополнительно подогревается от трения), следовательно,
Q_2д > Q_2ад.

Рис. 3.8. Действительный цикл ТРД	Рис. 3.9. Действительный цикл ТРД

Работа действительного цикла меньше работы идеального цикла:

L_ц.д = Q_1д – Q_2д < L_ц.ад = Q_1.ад – Q_2ад .                       (3.18)

3.3.2. Работа действительного цикла ТРД

В действительном цикле ТРД часть работы цикла идет на преодоление механических и гидравлических сопротивлений и не участвует в приращении скорости газа (создании тяги).