Термодинамический ускоритель сверхзвукового .потока газа

Дальнейшие разработки эксэрготрансформаторных технологий позволили разработать более совершенную модель термодинамического ускорителя сверхзвукового потока газа.Не раскрывая Ноу – хау, упростить понимание экспертами сути - термодинамики сверхзвуковых скоростей с несколькими рабочими телами.

Существующие способы преобразования тепловой энергии в механическую работу, основанные на термодинамике изменение состояния одного рабочего тела, исчерпали себя. Для перехода на новый этап развития цивилизации необходимы технологии, основанные на термодинамике второго уровня – термодинамики сверхзвуковых скоростей с взаимодействием нескольких рабочих тел.Предлагается эксэрготрансформаторная технология, основанная на применении Ноу – хау - способа безударного сложения потоков газа – это термодинамический ускоритель сверхзвукового потока газа.Технологию легко проверить экспериментально. Успешное подтверждение теоретических расчетов, открывает безграничные возможности для инновационного развития страны.Термодинамический ускоритель – это модернизированная эксэрготрансформаторная камера сгорания топлива, отличается тем, что процесс горения топлива перенесен в конусной части сверхзвукового сопла Лаваля. Перенос горения топлива в конусную часть сопла, ликвидирует взрывное повышение давление и температуры газа в проточной части устройства. Горение топлива будет происходить при относительно небольшом давлении (ориентировочно 320000Па), при этом происходит непрерывное преобразование избыточной энергии горения в ускорение потока продуктов горения. Термодинамический ускоритель сохраняет уникальное Ноу-хау эксэрготрансформаторной камеры сгорания, которая имеет конечные размеры, но относительная длина её стремится к бесконечности, что позволяет сжигать топливо в ней даже при гиперзвуковых скоростях, проходящего через неё потока газа. Термодинамический ускоритель – это инструмент, используемый в более сложных устройствах.

.Конкурентные преимущества

Превосходство термодинамического ускорителя перед , эксэрготрансформаторной камерой сгорания состоит в том

что в ней при горении топлива резко повышается давление и , температура которые в последующем преобразуются в

. скорость в сверхзвуковом сопле Лаваля Ранее представленные проекты необходимо

. модернизировать1. . Универсальный эксэрготрансформаторный двигатель2. Эксэрготрансформаторный авиационный двигатель для

. дозвуковых грузопассажирских самолетов3. Гиперзвуковой тепловой двигатель для ударных

. безпилотников и крылатых ракет

Статический расчет термодинамического ускорителя.

Для проведения расчета примем:атмосферные параметры Р. = 0,1МПа, Т = 288°К, V= 0,8352 м³/кг; теплота сгорания топлива G = 44000КДж/кг;теплоемкость воздуха и продуктов сгорания топлива Ср. = 1,015КДж/кг, Cv. =0,725КДж/кг.Для сгорания одного килограмма топлива необходимо 14,8 кг. воздуха.При сгорании одного килограмма воздуха выделяется тепла:Q =44000:14,8 = 2973КДж. При сгорании одного килограмма воздуха температура смеси повышается Т.=2973:1,015 = 2929.В парогенератор подается насосом 1кг. жидкого топлива с Т.= 288°К. и компрессором высокого давления нагнетается 3кг сжатого воздуха с параметрами: Р. = 1,28МПа и Т.= 597°К.Определим возможную температуру газов в парогенераторе: (1×288+3×597 +3×2929):4=2716°К. В связи с высокой температурой

, горения топлива происходит термическая диссоциация( ) , ионизация газа поэтому примем максимальную температуру горения топлива: Тм. = 2550°К.Иллюстрация расчета изменения состояния газа приведена T – S диаграмме (температура – энтропия).Горение топлива в парогенераторе процесс 1-2. Р. = Const ведет к увеличению энтропии: ∆S = 1015× ln1230/288 = 1473,3 Дж/кг. град.Выходящие из сопла парогенератора пары топлива расширяются процесс 2-3, до параметров: Р.= 100000Па. Т=1230°К. и направляются в канал ускорителя.В процессе 4-5 холодный воздух, нагнетаемый компрессором до критического давления Ркр. = 189300Па и расширившись до звуковой скорости, направляется в канал ускорителя, где безударно складывается с горячим потоком.Предположим, что основная масса холодного воздуха движется по оси конуса, а пары топлива занимают объем, образующийся за счет конусности сопла. Изотермой с температурой Тм. = 2550°К. является площадь цилиндра радиус, которой равен входному отверстию конуса. Примем, что на один килограмм паров топлива, выходящего из парогенератора, подается в сопло 4,27 кг. холодного воздуха, т. е. примем коэффициент подмеса: k = 4,27.Масса поступающего воздуха в сопло: Mв = 4×4,27 =17,08кг.Общая масса воздуха и паров топлива: Мо = 17,08+4= 21,08кг.Между холодным и горячим потоками происходит энергообмен и одновременно горение паров топлива.

Сопло Лаваля - это механизм, преобразующий любую потенциальную энергию в кинетическую энергию потока газа, в том числе и теплоту горения топлива. Направление движения потока газа в сторону увеличения диаметра конуса.Механизм преобразования следующий: холодный поток воздуха, получив тепло dQ, повышает своё внутреннее давление dP, которое передается на стенки конуса. Конусная часть сопла имеет опорную поверхность, что позволяет преобразовать давление dP. в кинетическую энергию dA, которая увеличивает скорость общего потока газа на dW. Преобразование прекратится, когда разность температур между потоками исчезнет. Обычное определение работы тепловой машины, поэтому сопло Лаваля является простейшей тепловой машиной.Определим остаток топлива, которое сгорит в сопле Лаваля и выделит тепло: Q = 44000 - 3×2973 + 496 = 35576КДж. : Масса газа в канале Мо=21,08кг. Удельная теплота горения: Qy = 35576 : 21,08 = 1688КДж/кг. Повышение температуры ∆Т = 1688 : 1,015 = 1663.Расчет процессов проведем раздельно.Первоначально сложим энергию двух потоков газа. Сложение производим следующим образом: Давление торможения холодного потока воздуха Ркр.=189300Па, поэтому разность температур возьмем по изобаре 3а - 5: ∆Т = (1476-345,6) : 5.27 = 214,5. Полученное тепло увеличивает кинетическую энергию потока холодного воздуха в изохорном процессе 5-6: Т = 345,6 + 214,5 = 560°К. Проверим изменение энтропии при сложении потоков: ∆S = 725× ln560/345,6 × 4,27 = 1490 Дж/кг× град. До сложения энтропия была: ∆S = 1015× ln1230/288 =1473,3 Дж/кг×град. Изменение энтропии на 1%, считаем технической точностью расчета. Сложим кинетическую энергию потоков на входе в конусную часть сопла Лаваля процесс 6-7: ∆Т = (2550 – 1476) : 5,27 = 204. Т = 560 + 204 = 764°К. Скорость входа потока газа в конусную часть сопла Лаваля процесс 7-8: А = (764 – 405) × 1,015 = 364КДж./кг. W = 853м/сек.В процессе горения топлива, скорость потока увеличивается, изохорный процесс 7-9: Т = 764 + 1663 = 2427°К. Определим работу и скорость потока, выходящего из сопла процесс 9 - 10: А = (2427 – 928) × 1,015 = 1521КДж/кг. × 21,08 = 32062. W = 1744м/сек.Затраченная работа на инициирование процесса:Работа компрессора высокого давления: А = 3×(597–288)×1,015=941КДж.Работа компрессора низкого давления: А=17,08×(345,6-288)×1,015=984КДж.Итого: Аком. = 1925КДж.

Вывод.

Уникальное открытие, изменяющее мир. Ежегодные затраты на поиски энергоэффективных технологий в мире огромные это сотни миллиардов долларов, но результат близкий к нулю. За прошедшие полвека в энергетике не было никаких открытий и изобретений, оказавших существенное значение в повышении энергоэффективность энергетики.Эксэрготрансформаторные технологии – это единственное реальное предложение, решающее существующие энергетические проблемы.

Произведенный статический расчет ориентировочный, необходимо произвести его в динамике. Решает все эксперимент - изготовить устройство и произвести всестороннее испытание.Ожидаемый результат на 99% положительный.Необходима эффективная профессиональная команда. Вопросы и предложения высылать на почту: kriloveckijj@rambler.ruКриловецкий Владимир Михайлович.