Как можно объяснить КПД турбовентиляторного двигателя с помощью теоремы Карно?

Из теоремы Карно мы знаем, что эффективность

η "=" 1 − Т с Т час

где Т с - температура холодного резервуара и Т час температура горячего резервуара. Но что мы должны учитывать для обоих?

Является Т с температура воздуха, поступающего в компрессор от вентилятора, или температура воздуха, поступающего в камеру сгорания после сжатия и нагревания компрессором?

Является Т час температура газов в камере сгорания (1500С°) или на выпускном сопле?

Ответы (1)

Эффективность Карно - это максимально достижимая эффективность с точки зрения извлечения работы из разницы температур, а не фактическая эффективность газотурбинного двигателя. Для фактической эффективности вы должны изучить цикл Брайтона, который намного лучше приближается к газотурбинному двигателю.

С этим покончено, давайте посмотрим на цикл Карно. Этот цикл предполагает источник тепла, который может обеспечить произвольное количество энергии при определенной температуре. Т час , и радиатор, который может отводить произвольное количество тепла при температуре Т с . Это изотермические части цикла. Чтобы довести рабочее тело до любой температуры, используется адиабатическое сжатие.

Этих источников и поглотителей тепла в действительности не существует, но в приближении можно сказать, что атмосфера является отличным поглотителем тепла, а горящее топливо — отличным источником тепла. Таким образом, за низкую температуру принимается атмосферная температура, которая может достигать -50°C (~220 K, помните, что КПД Карно определяется в терминах абсолютной температуры), а высокая температура - это температура в камере сгорания.

Иногда вы слышите, что Т час - самая высокая температура в цикле, и Т с самая холодная температура. Хотя на практике это часто верно, для теоретических соображений это не обязательно. Единственное, что имеет значение для эффективности Карно, — это температура радиаторов/источников. Вы не сможете добиться большей эффективности, чем цикл Карно, подключив двигатель к холодильнику. Действительно, цикл Карно — это просто способ выразить второй закон термодинамики, который гласит, что энтропия в замкнутой системе никогда не может увеличиваться.

Я понимаю. Но если мы, например, примем температуру наружного воздуха за -50°С, а температуру в камере сгорания за 150°С по теореме Карно, то получим КПД больше единицы, что явно неверно. Глядя на цикл Брайтона, я вижу, что эффективность зависит от соотношения давлений. Но какое давление он учитывает? Внешнее давление воздуха? Давление в компрессоре и камере сгорания или на выпускном сопле?
@franycio Эффективность Карно выражается в кельвинах (или, на самом деле, в любой абсолютной шкале температур), а не в градусах Цельсия. Попробуйте еще раз с 223К и 1773К.
точно, забыл эту самую деталь. Спасибо.
@franycio Что касается соотношения давлений, это также основано на теоретических соображениях, а именно на теплоотводе при низком давлении и температуре и источнике тепла при высоком давлении и температуре. Так что сюда тоже возьмите камеру сгорания и атмосферное давление. Взгляните на термодинамические pV-диаграммы и действительно попытайтесь понять, что происходит и как это применимо к реальности (например, камера сгорания в турбине, как правило, не имеет большого перепада давления — это просто камера — так что какой бы процесс там ни происходил). должен быть аппроксимирован как изобарический).
Как можно объяснить КПД турбовентиляторного двигателя с помощью теоремы Карно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v