Идеальный и реальный цикл
Реальные циклы тепловых двигателей
Виды поршневых двигателей
Все тепловые двигатели поршневого типа классифицируются на две основные группы – двигатели внешнего сгорания и двигатели внутреннего сгорания. Принципиальное различие между этими группами тепловых двигателей раскрывается в их названии – в двигателях внешнего сгорания (к таковым относятся паровые двигатели) рабочее тело (вода-пар) получает тепло вне двигателя, и уже нагретым поступает в цилиндр для преобразования теплоты в полезную работу.
В двигателях внутреннего сгорания процесс подвода теплоты к рабочему телу осуществляется непосредственно в цилиндре двигателя. При этом происходят физико-химические преобразования рабочего тела.
Рабочим телом в двигателях внутреннего сгорания (далее – ДВС) являются в начале воздух или смесь воздуха с топливом, а в конце – смесь газов, образовавшаяся при сгорании топлива. Теплота к рабочему телу подводится от сжигаемого топлива внутри цилиндров двигателя, в которых расширяющийся от нагревания газ перемещает поршень.
Полученная газом энергия частично расходуется на совершение механической работы, остальная часть отдается окружающей среде либо расходуется на преодоление различных сопротивлений, в первую очередь – сил трения.
По способу приготовления горючей смеси все ДВС подразделяются на две группы: с внешним и внутренним смесеобразованием.
К двигателям с внешним смесеобразованием относятся карбюраторные и газовые двигатели. Рабочая смесь в них приготавливается в специальном устройстве – карбюраторе (при работе на бензине или керосине) или смесителе (при работе на газовом топливе). В этом случае в камеру сгорания подается уже готовая рабочая смесь, которая воспламеняется принудительно от электрической искры (свечи зажигания).
В двигателях с внутренним смесеобразованием приготовление рабочей смеси происходит внутри рабочего цилиндра, куда воздух и топливо подаются раздельно. Сначала поршень сжимает чистый воздух до давления 3…4 МПа, вследствие чего его температура в конце сжатия достигает 600-650 °С, затем в камеру сгорания через форсунку впрыскивается жидкое топливо (дизельное или моторное), которое воспламеняется при смешении с раскаленным воздухом. По такому циклу работают дизельные двигатели.
Отдельным типом двигателей с внутренним смесеобразованием являются инжекторные двигатели, у которых бензин впрыскивается в цилиндр (или в коллектор) в процессе такта сжатия, смешивается в цилиндре со сжатым воздухом и воспламеняется с помощью свечи зажигания.
Применение впрыска в бензиновых двигателях позволило в широких пределах регулировать смесеобразование, количество и качество подаваемого топлива, время впрыска, многофазный впрыск, а также использовать средства автоматизации и компьютеризации, т. е. применять многие достоинства дизельных двигателей к бензиновым.
По способу осуществления цикла ДВС могут быть двух- и четырехтактными.
В четырехтактном двигателе рабочий цикл осуществляется за четыре хода поршня (такта), т.е. за два оборота вала, а в двухтактном двигателе – за два хода (такта) поршня, т.е. один оборот коленчатого вала.
***
Принципиальное устройство двигателя внутреннего сгорания
Основными элементами любого поршневого ДВС являются цилиндр с поршнем, возвратно-поступательное движение которого преобразуется во вращательное движение коленчатого вала с помощью кривошипно-шатунного механизма. В верхней части цилиндра размещены впускной и выпускной клапаны, приводимые в движение от главного вала двигателя, а также свеча зажигания топливной смеси (или форсунка для распыления топлива).
Помимо этого у ДВС имеются механизм газораспределения, системы питания топливом, зажигания, смазки, охлаждения и регулирования.
В возвратно-поступательном движении поршня различают два крайних положения: верхнее и нижнее, в которых поршень меняет направление движения на обратное. Эти положения называются мертвыми точками (ВМТ и НМТ).
Расстояние между мертвыми точками называют ходом поршня (S), а перемещение поршня из ВМТ в НМТ или наоборот – тактом.
Внутренний объем цилиндра в пределах хода поршня называют рабочим объемом цилиндра.
Часть объема цилиндра, заключенную между крышкой и торцом поршня, находящегося в ВМТ, называют камерой сгорания.
Для обеспечения наиболее полного сгорания топлива оно должно быть хорошо перемешано с воздухом. Смесь распыленного в воздухе топлива, предназначенного для сжигания, называют рабочей смесью, а процесс приготовления рабочей смеси – смесеобразованием.
***
Реальный цикл работы поршневого двигателя
Исследование работы реального поршневого двигателя проводят по диаграмме, в которой дается изменение давления в цилиндре в зависимости от положения поршня (объема) за весь цикл.
Такую диаграмму, снятую с помощью специального прибора – индикатора, называют индикаторной диаграммой (см. рисунок).
Рассмотрим приведенные здесь действительные индикаторные диаграммы четырехтактных поршневых двигателей (карбюраторного и дизельного), на которых можно выделить несколько характерных участков:
- 1-2 – заполнение цилиндра воздухом (при внутреннем смесеобразовании) или рабочей смесью (при внешнем смесеобразовании) при давлении несколько ниже атмосферного из-за гидродинамического сопротивления впускных клапанов и всасывающего трубопровода;
- 2-3 – сжатие воздуха или рабочей смеси;
- 3-4 – период горения рабочей смеси;
- 4-5 – рабочий ход поршня (расширение продуктов сгорания), совершается механическая работа;
- 5-6 – выхлоп отработавших газов, падение давления до атмосферного происходит практически при постоянном объеме (открывание выпускных клапанов);
- 6-1 – освобождение цилиндра от продуктов сгорания при открытых выпускных клапанах.
В реальных тепловых двигателях преобразование теплоты в работу связано с протеканием сложных необратимых процессов (имеются трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен и др.). Термодинамический анализ такого цикла невозможен.
В связи с этим для выявления основных факторов, влияющих на эффективность работы установок, действительные процессы заменяют обратимыми термодинамическими процессами, допускающими применение для их анализа термодинамических методов. Такие циклы называют теоретическими.
Допущения, используемые для теоретических циклов:
- Циклы замкнуты (в действительности продукты сгорания удаляются в атмосферу, а на их место поступает новое рабочее тело).
- Рабочее тело – идеальный газ с постоянной теплоемкостью.
- Подвод теплоты осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива (аналогично отвод теплоты).
- Механические потери (трение, потери теплоты) отсутствуют.
- Процессы 1-2 и 6-1 исключают из рассмотрения, т.к. работа в них практически одинаковая, только имеет разный знак.
Анализ циклов тепловых двигателей проводится в два этапа: сначала анализируется эффективность теоретического (т. е. обратимого или идеального) цикла, а затем – реальный (необратимый) цикл с учетом основных источников необратимости.
Для ДВС рассматривают следующие основные идеальные циклы:
- цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const) – цикл Отто (в некоторых источниках – цикл Бо де Роша);
- цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) – цикл Дизеля;
- цикл со смешанным подводом теплоты, который обычно осуществляется в два этапа –
сначала при v = const, а затем при р = const.
Такой цикл называют циклом Тринклера (Сабатэ-Тринклера).
Иногда в средствах информации появляются сведения об изобретении других циклов ДВС, которые, при анализе, оказываются усовершенствованиями или разновидностями перечисленных выше циклов.
Так, недавно появились сведения об открытии цикла Ибадуллаева (по фамилии автора идеи). Этот изобретатель решил почти в три раза увеличить степень сжатия в двигателе ВАЗ с инжекторной системой питания, уменьшив конструктивно объем камеры сгорания. По замыслу Ибадуллаева это должно привести к повышению мощности и экономичности двигателя, что, в общем-то, с точки зрения термодинамики – не новость.
Очевидно, что цикл Ибадуллаева – адаптированный для бензинового двигателя цикл Дизеля (или цикл Сабатэ-Тринклера), основанный на сжатии воздуха в цилиндре с последующим вводом топлива в камеру сгорания. Впрочем, сам автор связывал новоявленный цикл с циклом Отто (Бо де Роша), поскольку этот двигатель использовал принудительное воспламенение рабочей смеси от искры (не совсем понятно – зачем при такой степени сжатия?).
Использование такого цикла для бензинового двигателя стало возможно лишь после широкого применения систем питания, использующих впрыск бензина в предварительно сжатую поршнем газо-воздушную смесь (инжекторные двигатели). Для карбюраторных двигателей, в которых сжимается не воздух, а рабочая смесь, идея Ибадуллаева неосуществима, поскольку при увеличении степени сжатия более 12…13 неизбежны детонационные явления.
К слову сказать, сам Р. Дизель, разрабатывая свой двигатель, указывал на возможность его работы с использованием разнообразных видов топлива, в т. ч. и бензина. Правда первые же попытки Дизеля использовать бензин в качестве топлива для дизельного двигателя привели к взрыву, который едва не стоил жизни изобретателю, поэтому он отказался от бензина в пользу керосина.
Что касается двигателя Ибадуллаева, то, несмотря на изготовленный изобретателем опытный образец “жигуленка” с таким двигателем, идея не нашла отклика у производителей, а специалисты и ученые отказались признать его детище открытием в области теплотехники.
***
Отличие реального цикла ДВС от идеального цикла
Чтобы идеализировать реальный цикл, полагают, что:
- рабочее тело в цикле – это идеальный газ с постоянными свойствами;
- цикл замкнут (учитывая, что работы в процессах выталкивания и всасывания практически одинаковы и лишь противоположны по знаку, эти процессы заменяют обратимым изохорным процессом отвода теплоты, что делает цикл замкнутым);
- необратимый процесс сгорания, связанный с химическими изменениями состава газа, заменяется обратимым процессом подвода равного количества теплоты извне.
Принятые допущения, казалось бы, весьма далекие от реальной действительности, позволяют, тем не менее, получить расчетные результаты, совпадающие с результатами экспериментальных измерений основных характеристик цикла.
Различают три типа четырехтактных ДВС:
- быстрого сгорания с внешним зажиганием;
- медленного сгорания с самовоспламенением;
- смешанного типа.
В двигателях первого типа цилиндр заполняется смесью бензина с воздухом, приготовленной в карбюраторе (такие двигатели часто называют карбюраторными) – этот такт называется всасыванием. Далее впускной клапан закрывается, и происходит сжатие горючей смеси (второй такт).
С помощью электрической свечи происходит искровое зажигание топливовоздушной смеси, которая сгорает чрезвычайно быстро при почти неизменном положении поршня, т.е. практически при постоянном объеме, равном объему камеры сгорания. Затем в результате расширения продуктов сгорания совершается рабочий ход поршня (третий такт).
Наконец, происходит выхлоп – выброс продуктов сгорания через выпускной клапан под действием избыточного давления в цилиндре (четвертый такт – выпуск). Затем цикл повторяется.
Карбюратор (от фр. “carbure”r – обогащать углеродом) – узел системы питания ДВС, предназначенный для создания смеси жидкого топлива с воздухом оптимального состава и регулирования количества ее подачи в цилиндры двигателя. Подавляющее большинство существующих карбюраторов состоит из поплавковой камеры, обеспечивающей стабильный приток топлива, смесительной камеры, фактически представляющей собой трубку Вентури (трубу с горловиной, включаемую в разрыв трубопровода), и многочисленных дозирующих систем, включающих в себя топливные и воздушные каналы, дозирующие элементы.
На современных автомобильных двигателях применяется инжекторная система впрыска топлива. Инжектор – это струйный насос (от лат. “injectare” – вбрасывать). Основное отличие от карбюраторной системы – подача топлива осуществляется путем непосредственного впрыска топлива с помощью форсунок во впускной коллектор или в цилиндр.
В двигателях второго типа, называемых дизельными, используется тяжелое нефтяное (дизельное) топливо. При этом вместо свечи устанавливают форсунку для подачи распыленного топлива. На такте всасывания цилиндр такого двигателя заполняется не горючей смесью, а воздухом, который в результате интенсивного сжатия нагревается до высокой температуры, существенно превышающей температуру воспламенения топлива. В конце такта сжатия в цилиндр начинает подаваться топливо, распыливаемое сжатым воздухом, поступающим от компрессора.
Топливо поступает в цилиндр и медленно сгорает одновременно с перемещением поршня. В результате на протяжении всего времени сгорания топлива давление в цилиндре остается практически постоянным и равным давлению в конце такта сжатия. Остальные процессы протекают так же, как и в карбюраторных двигателях.
В двигателях третьего типа, называемых бескомпрессорными дизельными двигателями или двигателями Тринклера, такты всасывания и сжатия происходят так же, как в двигателях второго типа, однако дизельное топливо, впрыскиваемое в цилиндр в конце сжатия, распыливается не за счет компрессорного сжатия до весьма высокого давления в плунжерном топливном насосе.
В результате обеспечивается весьма тонкое распыливание топлива.
Первая порция его при этом сгорает очень быстро, обеспечивая, так же как и в двигателях первого типа, существенное повышение давления при практически постоянном объеме. Остальная часть топлива подается в цилиндр и сгорает медленно, одновременно с перемещением поршня, т.е. практически при постоянном давлении, как и в двигателях второго типа.
Поэтапная подача топлива в камеру сгорания возможна посредством многократного впрыска, либо использованием раздельной камеры сгорания: предварительной, в которой после впрыска начинается горение топлива, и основной камеры, в которой происходит догорание топлива (форкамерные двигатели).
Такой тип двигателей характеризуется смешанным сгоранием топлива – сначала по изохоре (при постоянном объеме), затем по изобаре (при постоянном давлении).
***
Эффективность реальных циклов ДВС
Экономичность реальных поршневых ДВС всегда меньше теоретических, рассчитанных по идеальному циклу, где не учитываются потери на трение, гидравлические сопротивления потоку газов в клапанах, неполнота сгорания топлива, изменение состава и теплоемкости рабочей смеси, неадиабатность процессов сжатия и расширения, насосные потери и т. д.
Экономичность реальных двигателей оценивают степенью превращения затраченной теплоты топлива в эффективную работу – эффективным КПД:
ηe = Аe/QT ,
где:
Ae – эффективная работа, которая передается внешнему потребителю (работа на валу двигателя);
QT – теплота, выделяемая при полном сгорании топлива в цилиндре.
Эффективный КПД учитывает не только термодинамические потери цикла, определяемые термическим КПД ηT, но и механические потери на трение, определяемые механическим КПД ηM, и потери внутри двигателя, вызванные необратимостью процессов и несовершенством реального двигателя, определяемые индикаторным КПД ηi.
Индикаторный КПД оценивает величину потерь работы цикла, вызванных теплообменом между стенками цилиндра и рабочим телом, гидравлическими сопротивлениями в клапанах, несовершенством процесса сгорания топлива и др.:
ηi = Аi/Ац ,
где:
Ai – работа цикла реального двигателя, равная площади действительной индикаторной диаграммы (индикаторная работа);
Aц – работа цикла идеального двигателя.
В связи с наличием в двигателе узлов трения часть полученной полезной работы цикла расходуется на преодоление в них сил трения (механические потери). Вот почему работа на выходном валу двигателя Ae меньше индикаторной работы цикла на величину механического КПД, определяемого выражением
ηM = Аe/Аi .
Следует отметить, что механический КПД двигателей, работающих по циклу Тринклера, выше остальных в связи с отсутствием дополнительного компрессора, что и предопределило их широкое применение.
Таким образом, эффективный КПД выражается произведением:
ηe = Аe/QT = ηT×ηi×ηM
Увеличение эффективного КПД двигателя связано с увеличением каждого из КПД, входящих в формулу.
***
Энергетические и экономические показатели работы ДВС
Скачать теоретические вопросы к экзаменационным билетам
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники”
(в формате Word, размер файла 68 кБ)
Скачать рабочую программу
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники” (в формате Word):
- для специальности СПО “Механизация сельского хозяйства”
- для специальности СПО “Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта”
Скачать календарно-тематический план
по учебной дисциплине “Основы гидравлики и теплотехники” (в формате Word):
- для специальности СПО “Механизация сельского хозяйства”
- для специальности СПО “Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта”
Источник
В настоящее время в авиации применяются различные типы газотурбинных двигателей: одноконтурные и двухконтурные реактивные двигатели, турбовинтовые двигатели, вертолетные ГТД и др. Они различаются, креме того, типом применяемых компрессоров (осевые, центробежные, диагональные), числом валов и т.д. Но в них осуществляется один и тот же термодинамический цикл – цикл с подводом теплоты при практически постоянном давлении, близкий к циклу Брайтона. Это позволяет с единых позиций провести термодинамический анализ рабочего процесса таких двигателей.
В курсе термодинамики вы изучали идеальный цикл газотурбинного двигателя с подводом теплоты при постоянном давлении – цикл Брайтона. Рабочим телом в нем является идеальный газ. Кроме того, считается, что потери в процессах сжатия, подвода теплоты и расширения отсутствуют. Рассмотрим его кратко еще раз, на точки на – диаграмме, соответствующие характерным состояниям рабочего тела, будем отмечать не цифрами, а буквами, соответствующими характерным сечениям газовоздушного тракта ТРД. Вспомним, что сечение в невозмущенном потоке впереди двигателя обозначается как Н¾Н, сечение на входе в компрессор (за воздухозаборником) – в¾в, на выходе из компрессора – к¾к, на выходе из камеры сгорания – Г¾Г, на выходе из турбины – Т¾Т и на выходе из сопла – с¾с. Так же будем отмечать и характерные точки цикла двигателя. При этом будем предполагать расширение газа в соплах двигателей полным, т.е. .
Рис. 24.1. Идеальный и реальный циклы ГТД
Изобразим такой идеальный цикл ГТД (цикл Брайтона) в – координатах штриховыми линиями (рис. 24.1). Он состоит из процесса адиабатного сжатия в воздухозаборнике и компрессоре Н¾кад (в термодинамике это был процесс 1¾2), изобарного процесса подвода теплоты в камере сгорания кад¾ Г (это был процесс 2¾3), процесса адиабатного расширения в турбине и сопле Г¾сад(это был процесс 3¾4) и изобарного процесса отвода теплоты (для ТРД – процесса отвода теплоты в окружающую атмосферу) сад¾Н (процесса 4¾1) . Соответственно, параметрами идеального цикла ГТД будут: степень повышения давления в цикле и степень подогрева рабочего тела . Введем также уже знакомое вам обозначение .
Вспомним, что работа идеального цикла равна
, (24.1)
где и , (показать)
причем при эта работа зависит от степени повышения давления в цикле так, как показано (нарисовать) на рис. 24.2. Работа идеального цикла равна нулю, как следует из формулы (34.1), при (т.е. при , когда, собственно, цикла нет) и при , т.е.при , когда уже в идеальном цикле нет процесса , т.е. опять нет цикла. Соответственно а максимальное значение , как было показано при его изучении, достигается при
. (24.2)
Соответственно термический КПД идеального цикла ГТД равен
, (24.3)
т.е. зависит только от е степени повышения давления в цикле и свойств рабочего тела, непрерывно возрастая с ростом и соответственно е.
Реальный цикл ГТД отличается от идеального прежде всего наличием потерь во всех элементах двигателя. Поэтому реальные процессы сжатия (в воздухозаборнике и компрессоре) и расширения (в турбине и в сопле) являются не адиабатными, а политропными. Кроме того, в процессе подвода к воздуху теплоты в камере сгорания изменяется состав рабочего тела (образуется смесь воздуха и продуктов сгорания топлива). А подвод теплоты в камере сгорания приводит к увеличению скорости газа в ней и, следовательно, к снижению давления даже при отсутствии гидравлических потерь в ней (в отличие от идеального цикла, в котором подвод теплоты осуществляется при постоянном давлении).
Рассмотрим такой цикл в предположении, что масса рабочего тела во всех его процессах (как и в идеальном цикле) остается неизменной (масса топлива не учитывается), а расширение газа в сопле, как и в идеальном цикле, полное. Такой реальный цикл ГТД (с такими же параметрами, и , как и у идеального) изобразим спешными линиями на том же рис. 24.2. Он состоит из
1) политропного процесса сжатия воздуха Н-в-к во входном устройстве (процесс Н-в) и компрессоре (процесс в-к);
2) процесса подвода теплоты в камере сгорания К-Г, который, как показывают исследования, можно считать линейным (причем, как уже отмечалось, сопровождающимся некоторым падением давления) и заканчивается в точке Г, лежащей на той же изотерме, что и точка Г идеального цикла.;
3) политропного процесса расширения продуктов сгорания Г-Т-С, происходящего последовательнов турбине (процесс Г-Т) и сопле (процесс Т-С);
4) процесса с-Н – условного процесса отвода теплоты от выходящей из сопла струи газов в атмосферу при постоянном давлении.
Определим работу реального цикла. Если в реальном цикле не было бы потерь, то его работа (по аналогии с идеальным циклом) была бы равна , где
политропная работа расширения, равная и включающая в себя работу в процессе понижения давления (и увеличения объема) в камере сгорания;
политропная работа сжатия, равная .
Но часть этой работы в реальном ГТД будет потрачена на преодоление гидравлических сопротивлений (вязкостного трения, вихреобразования и т.д.) Поэтому работа реального цикла газотурбинного двигателя оказывается равной
Lц = (Lп.р – Lп.с) – (L r р + Lr с) = (Lп.р – Lr р) – (Lп.с + Lr с). (24.4)
Таким образом, работа реального цикла в отличие от идеального не эквивалентна площади цикла, а меньше ее на величину суммарных гидравлических потерь Lr с в общем процессе сжатия и Lr р в общем процессе расширения.
Для учета этих потерь введем понятия КПД процесса сжатия и КПД процесса расширения .Обычно значение КПД общего процесса сжатия близко к КПД компрессора (т.е. ηс = 0,85…0,87), а КПД процесса расширения близок к КПД турбины (т.е. ηр = 0,88…0,92).
Соответственно, формулу (24.4) для работы цикла можно будет записать так:
. (24.5)
При этом (по аналогии с и )
и .
Тогда, если пренебречь различием значений теплоемкостей газа и воздуха (и соответственно показателей адиабаты) согласно формуле (24.5) получим для работы реального цикла формулу: .
Здесь теплоемкость воздуха (при ). Но в действительности теплоемкость продуктов сгорания и соответственно показатель адиабаты заметно отличаются от таковых для воздуха. Это можно учесть введением поправочного коэффициента , записав её в виде
. (24.6)
Детальные расчеты показывают, что коэффициент равен примерно 1,03…1,06.
Перейдем к определению внутреннего КПД реального цикла. ГТД.
Аналогом термического КПД идеального цикла ГТД является внутренний КПД реального цикла, учитывающий не только потери теплоты в соответствии со вторым законом термодинамики, но и потери, вызванные неполным сгоранием топлива а двигателе. Он определяется как
, (24.7)
где Qо – теплота , внесенная в двигатель с топливом в расчете на единицу массы рабочего тела. Если расход воздуха через камеру сгорания равен , кг/с, расход топлива , кг/с, теплотворность топлива Hu, Дж/кг, а часовой расход топлива , кг/ч, то
, Дж/кг.
Количество теплоты, подведенной в камере сгорания к единице массы рабочего тела, как было рассмотрено при изучении камер сгорания, равно,
.
Числа Маха в потоке за компрессором и перед турбиной обычно не превышают значений примерно 0,2.. Поэму можно пренебречь отличием . Тогда, если пренебречь также различием между и , будем иметь
.
Но согласно уравнению Бернулли работа, затрачиваемая на вращение компрессора, равна
,
где скорость полёта, а согласно уравнению сохранения энергии
.
Отсюда следует, что
и тогда .
Следовательно
и . (24.8)
Таким образом, внутренний КПД реального цикла ГТД, в отличие от термического КПД идеального цикла, зависит не только от π, но также от Δ, ηс, ηр и ηг. То есть , кроме потерь теплоты в соответствии со вторым законом термодинамики, он учитывает гидравлические потери в процессах сжатия и расширения и потери теплоты при ее подводе к воздуху из-за неполноты сгорания топлива и теплоотдачи через стенки камеры сгорания.
Отметим, всё сказанное относится к реальному циклу любого одноконтурного ГТД, (т.е ТРД, ТВД, ТВВД, ТВаД), а также к внутреннему контуру ТРДД с раздельными контурами. При этом, хотя формулы (24.6) и (24.8) получены при ряде упрощающих предположений (и поэтому являются приближенными), они могут с успехом использоваться для качественного анализа влияния различных параметров на работу и КПД реального цикла всех этих ГТД.
Для анализа в дальнейшем влияния параметров цикла на удельную тягу и экономичность ТРДД введем еще понятии внутреннего КПД двигателя. Будем понимать этот термин как отношение механической энергии, выработанной двигателем в целом, к теплоте, внесенной в двигатель с топливом при условии его полного сгорания.
Для ТРД выработанная двигателем механическая энергия (в расчете на единицу массы рабочего тела) равна работе цикла. И поэтому
.
Для ТРДД с раздельными контурами, если принять для упрощения , выработанная двигателем механическая энергия (в расчете на единицу массы рабочего тела, протекающего через внутренний контур), равна и поэтому
. (24.9)
Но суммарное приращение кинетической энергии в ТРДД меньше работы цикла, реализуемого во внутреннем контуре, так как часть её идет на покрытие гидравлических потерь во втором контуре. Поэтому при одинаковых параметрах рабочего процесса (и соответственно одинаковой ) несколько ниже, чем .
Источник