htt://askcap.ru

1. Газовоздушный турбодвигатель сверхвысоких параметров
рабочего газа.
Дальнейшие разработкиэксэрготрансформаторныхтехнологийпозволили
создать проектгазовоздушного турбодвигателя сверхвысокихпараметров,
превосходящихмаксимальныетемпературы горения топлива.
В турбодвигателе использован термодинамическийкомпрессор,
минимизирующий затраты энергии на сжатие холодного воздуха.

2. Существующие способы преобразования тепловойэнергиив механическую
работу, основанныена термодинамикеизменение состояния одного рабочего
тела, исчерпали себя.
Предлагается проект газовоздушного турбодвигателя двигателя, в котором
использовано Ноу– хау - способбезударногосложения потоков газа.
Природапредусмотрелавозможность безударносложениедвух поток, что
принципиально отличает его от ударного эжекторного способасложения, где
предусмотрена потеря значительной часть кинетической энергии при ударе.
Аналогом эксэрготрансформатораможет быть ступень активной турбины,
где импульс пара, выходящийиз сопловогоканала, развернувшись на
лопатках диска ротора, отдав часть своейэнергии вращающему ротору,
направляется в следующую ступень для дальнейшего использования.В
эксэрготрансформаторе парогазовый импульс, поступающий из
парогенератора в канал специального профиля передаёт своюэнергию
потоку атмосферного воздуху, приэтом парогазовыйпотоксжимается,
скоростьуменьшается, а пассивныйпоток воздуха, получив энергию,
ускоряется. Развернуться в канале рабочийгаз физическине может. Процесс
стабилизируется только тогда, когда энергия потоков выровняется и
произойдетвсасываниерасчетноймассы атмосферноговоздуха. Без
всасывания расчетноймассы воздуха, возникает в канале нарушение
принципа неразрывностипотока, поэтомукинетическая энергия рабочего
газа дросселируетв тепловую энергию и кинетическую энергию вращения.
Сверхзвуковоесопло, в котором происходитгорениетоплива, также
отличается конструктивно от известных аналогов, что позволяетзащитить
данное сопло патентом. В турбодвигателеиспользуется топливный
парогенератор, кинетическая энергия паров топлива инициирует работу
компрессора, в котором тепло горения топлива увеличивает кинетическую
энергию газовоздушного потока. Конструкция парогенератораиего
параметры – это не принципиально.
Термодинамическийкомпрессор сохраняетуникальное Ноу-хау
эксэрготрансформаторнойкамеры сгорания, которая имеетконечные
размеры, но относительная длина её стремится к бесконечности, что
позволяетсжигать топливо в ней даже при гиперзвуковыхскоростях,
проходящего через неё потока газа.
Термодинамическийкомпрессор – это инструмент, используемыйв более
сложныхустройствах. Двигатель состоитиз двухступенчатого
термодинамическогокомпрессораиэксэрготрансформатора.
В эксэрготрансформатореутилизируется оставшаяся теплотагорения
топливаи снижается температурагазовоздушного потока, но эксэргия
остается неизменной, что обеспечивает теоретическийКПД = 81%.

4. Расчет первой ступени термодинамического компрессора.
Для проведения расчета примем атмосферныепараметры:
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. R = 290Дж/кг×град.
Для сгорания одного килограмматоплива необходимо 14,8 кг. воздуха.
При сгоранииодного килограммавоздухавыделяется тепла:
Q =44000:14,8 = 2973КДж.
При сгоранииодного килограммавоздухатемпература смесиповышается
∆Т.=2973:1,015 = 2929.
Иллюстрация расчета изменения состояния газаприведена T – S диаграмме
(температура – энтропия).
Топливо в количестве 4кг, нагнетаемое насосом до давления Р. = 3МПа и
подаётся на охлаждение двигателя, где происходитего парообразованиеи
нагрев до Т.= 2324°К. процесс 1. Пары топлива направляются в канал
термодинамическогокомпрессора, гдерасширяются процесс1-2 до
параметров: Р.= 100000Па. Т=980°К. V =2,84м3/кг.
Холодный атмосферный воздухнагнетается механическим компрессором
низкого давления до критических параметров: Ркр. = 189300Па, Т. = 345,6°К.
Примем, что на одинкилограмм паров топлива подается в компрессор 3 кг.
холодного воздуха, т. е. примем коэффициент всасывания:k = 3.
Масса поступающего воздуха в сопло:Mв = 4×3 =12кг.
Общая масса воздухаи паров топлива: Мо = 12+4= 16кг.
В канале компрессорапроисходитсложениеэнергии двух потоков
следующим способом.
Холодныйвоздух, реализуя разность давления, со звуковойскоростью
342м/сек. и температурой Т.=288°К. поступает в канал, где встречается с
потоком паров топлива, движущих со скоростью W=1652/сек. Т=980°К.
Геометрия канала эксэрготрансформатора, определяет параметры общего
газовоздушного потока.
Теоретическийрасчетсложение потоков газа начнем с нахождения на
изобареР.=189300Па общей точки, где в процессеизменения сумма
энтропии будет равно нулю.
Параметры этой точки 5: Т.= 469,4°К. V=0,719м3/кг.
В точке 3: V=1,8м3/кг. В точке 4: V=0,5294м3/кг.

5. Пары топлива изотермическисжимаются по изотерме3 до параметров:
V=0,719м3/кг, Р =474325Па. отдают тепло своего сжатия холодномувоздуху,
которыйизотермическирасширяясьпо изотерме4 доV. = 0,719м3/кг,
поглощает его.
Далее потокпаров топлива отдает тепло при постоянном давлении
Р.=474325Па, процесс 3-6. Температура точки 6: Т. =610°К.
∆Т= (1176 - 610) : 3 = 188,7
Холодныйвоздух поглощает тепло процесс 4-5- 6 .
Т = 345,6 + 188,7 = 534°К.
Для адиабатного сжатия холодного воздухапроцесс 6-7 необходимо
затратить кинетическую энергию паров топлива ∆Т = (610 –534)×3=228.
Затрачена работа процесс 3-9: ∆Т = 1176 + 228 = 1404.
Работа паров продолжаетадиабатное сжатие газовоздушногопотока,
реализую оставшуюся часть работы.
Тт. = (2324-1404) : 4 +610 =840°К.
Рт. = 1,4512МПа. Тт. = 840°К.
Газовоздушныйпотоквыходитс канала с параметрами W=683м/сек,
давлением Р.=474325Па, V=0,373м3/кг, и направляется в специальное
сверхзвуковоесопло, в котором происходитпроцесс горения топлива.
Горение топлива в сверхзвуковом сопле.
Конструкция специального сверхзвуковогосоплаобеспечивает, теоретически
полное сгорания топлива, при любых скоростяхдвижение двух потоков газа,
но для оптимизации процессовнеобходимо экспериментальноеисследование
процесс горения топлива в сверхзвуковом сопле.
Для предварительного расчета принимаем, что потоки складываются, а потом
происходитпроцессгорениетоплива при V =Const. Температуру горения
топлива ограничим Тг. =2400°К.
Выделение тепла при сгорании12 кг. воздуха: Q. = 12×2973 = 35676КДж.
Повышение температуры: ∆Т = 35676 : 1,015: 16 = 2197.
Повышение температуры продуктов сгорания топлива:
Т = 610 +2197 = 2807°К.
Температуру горения ограничим Тг. = 2400°К. Несгоревшее топливо
поступает во вторую ступень термодинамическогокомпрессора.
Использованноетепло в первой ступени:
∆Q = 35676 – (2807 – 2400) ×16×1,015 = 29164КДж.
Найдем параметры точки8: Р.=1,866МПа. Тт. = 2400°К. V=0,373м3/кг.
Найдем энергию точки 9: Т = 2400 + (840 – 610) = 2630 °К. i = 2670КДж/кг.
Найдем параметры точки10: Р.=100000Па. Тт. = 1040°К. V=3,м3/кг.
Пары топлива и продукты их горения со скоростью W.= 1796м/сек. поступает
во вторуюступень термодинамического компрессора.

7. Расчет второй ступени термодинамического компрессора.
Расчетаналогичен расчетупервой ступени.
Во вторую ступень термодинамическогокомпрессора поступает потокпаров
топлива и продуктов их сгорания с параметрами:
W.=1796м/сек, Р =100000Па, Т=1040°К, температура торможения Т=2630°К,
масса потока m = 16кг.
Компрессором низкогодавления нагнетается воздухс параметрами:
W. =342м/сек, Т=288°К, Р=100000Па, Рт.=189300Па, Тт.= 345,6°К.
Примем коэффициент всасывания k =4 на один кг рабочего газавсасывается
четыре кг. воздуха. Масса воздуха m = 4×16 = 64кг, полная масса газа,
проходящая через вторуюступень m = 64+16 =80кг.
Расчет сложения потоков произведем по изобареР.=189300Па общей для
двух потоков газа и на ней найдем общую точку, где сумма изменения
энтропиибудет равно нулю.
Параметры точки 5: Т.= 452,7°К. V=0,6935м3/кг.
В точке 3: V=2,042м3/кг. В точке 4: V=0,5294м3/кг.
Пары топлива, выполняя работуизотермического сжатия по изотерме 3 до
Р.=521875Па, V=0,6935м3/кг, отдают тепло сжатия холодномувоздуху,
которыйизотермическирасширяясьпо изотерме4 доV=0,6935м3/кг,
поглощает его.
Найдем точку 7 на изобаре Р.=521875Па, где изменение энтропии будет
равно нулю: Т =610°К. V =0,339.
Пары топлива охлаждаясь, передают тепло холодномуот изотермы 3 по
изобареР.=521875Па точка 7 до изохоры 4. Найдем точку 6:
Т=(1248-610) : 4 + 345,6 = 505°К.
Для сжатия газа до точки 7, необходимо кинетическую энергию паров
топлива. Найдем точку 9: Т = (610 – 505) : 4 +1248 = 1668°К.
Найдем температуру торможения общего потока точка 9:
Тт. = (2630 - 1668) :5 +610 = 802,5°К. Рт. = 1,3628МПа.

8. Горение.
Газовоздушныйпотоквыходитс канала термодинамического компрессора с
параметрами: W=625м/сек, давлением Р=521875Па, V=0,339м3/кг, и
поступает в специальное сверхзвуковое сопло, в котором происходитпроцесс
горения топлива.
Выделение тепла при сгоранииостатков топлива:
Q. = 44000×4 = 176000 – 29164 = 146836КДж.
Повышение температуры: ∆Т = 146836 : 1,015: 80 = 1808.
Повышение температуры продуктов сгорания топлива:
Т = 610 +1808 = 2418°К.
Найдем параметры точки10: Р.=2,0688МПа. Тт. = 2418°К. V=0,339м3/кг.
Найдем энергию точки 11:
Т= 2418 + (802,5 – 610) = 2610 °К. i = 2650КДж/кг.
Найдем параметры точки12: Р.=100000Па. Т. = 1018°К. V=2,95м3/кг.
Газовоздушныйпоток со скоростью W.= 1798м/сек. поступает в канал
эксэрготрансформатора.

10. Расчет эксэрготрансформатора газовоздушного турбодвигателя
сверхвысоких параметров газа.
Расчетэксэрготрансформаторааналогиченрасчету термодинамического
компрессора, но расчетупрощается, в связиотсутствием горения топлива и
компрессоранизкого давления. Природапредусмотрелагеометрию
устройства, в котором двапотока газа безударно складываются в общий
поток. Свойстваэксэрготрансформаторатаковы, что вся мощь
газовоздушного потокарабочегогазастабилизируется только тогда, когдав
его канал поступит расчетноеколичестваатмосферного воздуха.
Газовоздушныйпотоксоздаетв канале эксэрготрансформаторакритическое
разряжениеР.=52828Па, реализуя котороеатмосферныйвоздух со скоростью
312м/сек. поступает в эксэрготрансформатор.
Примем коэффициент всасывания k =3. Масса воздуха m = 3×80 = 240кг, а
полная масса газа, проходящая через эксэрготрансформатор:
m = 240+80 = 320кг.
Расчетсложения потоков произведем по изобареР.=100000Па общей для
двух потоков газа и на ней найдем общую точку 5, где сумма изменения
энтропиибудет равно нулю.
Параметры точки 5: Т.= 395°К. V=1,145м3/кг.
В точке 3: V=2,95м3/кг. В точке 4: V=0,8394м3/кг.
Газовоздушныйпоток, выполняя работуизотермическогосжатия по
изотерме3 до параметров: Р.=257834Па, V=1,145м3/кг, отдает тепло своего
сжатия холодномувоздуху, которыйизотермическирасширяясьпо изотерме
4доV=1,145м3/кг, поглощает его. Найдем точку 7 на изобаре Р.=257834Па,
где изменение энтропиибудет равно нулю: Т =518°К.
Газовоздушныйпоток охлаждаясь, передают тепло холодному воздуху по
цепочке: от изотермы 3 по изобаре Р.=257834Па точка 7 и до изохоры 4.
Найдем точку 6: Т=(1018-518) : 3 + 288 = 454,7°К.
Для сжатия газа до точки 7, необходимо затратить кинетическую энергию
газовоздушного потока.
Найдем точку 9: Т = (518 – 454,7) : 3 +1018 = 1208°К.
Найдем температуру торможения общего потока точка8:
Тт. = (2610 - 1208) :4 +518 = 868,5°К. Рт. = 1,5762МПа.
Выходящий из канала газовоздушныйпотокимеет следующие параметры:
СверхзвуковуюскоростьW = 843,5м/сек. Р. = 257834Па. Т=518°К.
Для снижения скоростипотокадо звуковойскорости, газ направляется в
специальный диффузор (ноу-хау), с которого выходитс параметрами:
Т=744°К. Р.= 833670Па. W = 541,6м/сек.
Далее газ направляется в обычныйдиффузор,гдеего давление определяется
характеристиками турбины.
Теоретическая работаопределяется:
А=(868,5 –395)×1,015×320 =153793КДж. КПД = 81%.

11. Вывод.
Предлагается уникальное открытие, изменяющее мир. Ежегодные затраты на
поискиэнергоэффективных технологий в мире огромные, это сотни
миллиардов долларов, но результат близкий к нулю. За прошедшие полвека в
энергетике не было никаких открытийи изобретений, оказавших
существенное значение в повышении эффективности энергетики.
Эксэрготрансформаторныетехнологии – это единственноереальное
предложение, решающее существующие энергетическиепроблемы.
Решает все эксперимент - изготовить устройствоипроизвестивсестороннее
испытание.
Ожидаемыйрезультат на 99% положительный.
Необходима эффективная профессиональная командаи деньги.
Вопросы и предложения высылать на почту: kriloveckijj@rambler.ru
КриловецкийВладимир Михайлович.