книги из ГПНТБ / Ченцов В.Н. Тепломеханическое оборудование автономных источников электроснабжения конспект лекций

Такт

ІУ

(расширение).

Вследствие нагрева г а з а

резко п о ­

вышается

его

давление, под

действием этого давления

рабочий

тратится на сжатие воздуха в буферном объеме

,

основная

часть работы снимается потребителем с вала

КШМ.

Холодильник 5 представляет собой водяной

или воздушный

р а ­

диатор.

Нагреватель 7 представляет собой топку, в которую

п о ­

даются

воздух и жидкое

топливо. Эти компоненты подогреваются

в теплообменнике 8 продуктами сгорания, что

повышает общий

к . п . д .

двигателя. В топке теплообменника

7 располагаются тру­

бы, по

которым

проходит

нагреваемый г а з .

Из

принципа

работы

двигателя следует,

что этот

принцип

з а ­

сдвига фаз достигается изменение мощности двигателя и его

р е ­

версирование. Мощность двигателя может быть изменена также

за

счет отсоса или

нагнетания рабочего тела

в рабочий

контур

дви­

г а т е л я .

Достоинствами двигателей введшего сгорания рассмотренной

схемы

являются:

1 . Уникальная "всеядность", двигатели могут работать на

твердом, жидком,

газообразном и порошкообразном топливе.

2 .

Идеалывая

уравновешенность и бесшумность в

р а б о т е .

В

двигателе нет таких источников шума, как

глушитель, карбюра­

тор, клапаны и т . д . Давление в цилиндре

двигателя

изменяется

противовесов

на

шестернях КШМ.

3.

Простое

регулирование

мощности и простота

реверсирова­

ния двигателя.

4. Высокий к . п . д . ; современные далеко не совершенные дви­

гатели

внешнего

сгорания рассмотренной схемы

имеют

эффективный

к . п . д .

=

40%,

что соответствует удельному

эффективному

р а с ­

ходу топлива

в

уникальных по

экономичности дизелях

( де

=

=155 г / э . л . с т ч . ) .

Недостатками рассматриваемых двигателей являются пока еще

более

высокая

по

сравнению,с

дизелями стоимость

и

меньшая

по

него сгорания и в карбюраторных двигателях соответственно

равнь

4,7;5

и 1,3

э . л . с . / к г .

Патент на двигатель внешнего сгорания был получен шотланд­

цем Робертом Стирлингом в 1816 г . Двигатель, построенный

по

этому

патенту, имел мощность 6 - 7

л . с .

при

весе

в

несколько

тонн и объеме в несколько кубических

метров.

По традиции современные двигатели внешнего сгорания назы­

вают двигателями Стирлинга, или просто стирлингами

(по

анало ­

гии с

дизелями).

Индикаторная диаграмма рассмотренного двигателя внешнего

сгорания в

координатах Р,

V представлена

на

р и с . 9 9 . Цикл с о ­

стоит

из

изотермы

сжатия,

изохоры

подвода

тепла,

изо ­

термы

расширения

и

изохорк

отвода

тепла.

Подведенное

йзотермы

тепло

состоит

из

тепла

Q} .

полученного

в

нагревателе,

и

тепла

0'р

,

полученного

•Политроны

в

регенераторе.

Отведенное

тепло

состоит

из

тепла

Qz ,

отведенного

в

холодильник,

и

тепла

Qp

,

отведенного

в регенератор. Часть тепле

в

регенераторе

теряется,

поэтому степень рѳгѳнера-

ции

ц

=

Ѳр

меньше

еди-

1

ницы

и в

современных

р е г е ­

нераторах

достигает

значе -

Рис.99

ния

0,8

*

0,9 .

Термический

к . п . д .

цикла

определяется

соотношениѳм-

'/к

(к-І)ЬПВ

где

J?K -

к . п . д . цикла Карно, совершаемого

между

максималь­

ной температурой Тмансъ

минимальной

температурой

Г м ц н цикла;

303

и.-

коэффициент

регенерации;

£ = ^ -

степень сжатия.

Двигатели рассмотренной схемы имеют невысокие степени сжа­

тия

(

е

-с 2,5 * 3 ) . Если предположить,

что процессы сжатия

я расширения происходят политропичѳски

(что более

вероятно),

то

термический к . п . д .

цикла

может

быть

представлен

выражением

( / - u - ' J

( е п -

1)(к-1)

т

_

! HUH

где

z

= -f— J

ражения получается выражение к . п . д . с изотермическими

процес­

сами расширения и сжатия.

ІССЛИ предположить коэффициент j j . = 0 ( т . е . исключить из

схемы регенератор), то из последнего выражения к . п . д .

полу­

чается к . п . д . цикла Отто.

ЛИТЕРАТУР/:

1 .

0 р л и н

A.C. и д р . Двигатели

внутреннего

сгорания.

Учебник. Т.І,П и

Ш, Машгиз,

1962

2 .

П о н о м а р е в

И. А. Судовые

двигатели

внутреннего

сгоранця. Учебник,

"Речной

транспорт".,

1957.

ния

3.

X а н д о

в

З.А. Судовые двигатели внутреннего

сгора ­

( т е о р и я ) . Учебник,

"Транспорт", 1969.

4 .

М е л ь к у м о в

Т.М. Теория

быстроходного

двигателя

с самовоспламенением. Учебник, Оборонгиз,

1953

5.

Б р у к

М.А. Инженерные

основы

эксплуатации

корабель­

ных дизелей. Учебник, Воениздат,

1968.

6 .

Б р и л и н

г Н.Р.

и др . Быстроходные дизели.

Учебное

пособие, ІІашгиз,

1951.

вок

7.

О р л о в

В . В . Эксплуатация дизельных силовых устано ­

электрических

станций. Учебное пособие, ХВКИУ, 1967. •

лей

8.

К р у т о в

В.И. Автоматическое регулирование двигате ­

внутрѳзного

сгорания. Учебное пособие,

Машгиз,

1958

9 .

К у д р я ш о в

Г . Ф . , Ч ѳ к м ѳ н е в

Е . Е .

Автомати­

зированные дизельные электроагрегаты,

"Машиностроение",

1964.

10.

Д и з е л и .

Справочник. Под ред.проф.В.А.Ваншейдта,

"Машиностроение",

1964.

305

ПРИЛОЖЕНИЕ

Перевод основных Ф О Р М У Л конспекта лекций

из систем

МКСС в систему СИ

Формула

(10)

QH = Qg

- 600W

ккал/кг

преобразуется на

основе соотношения:

I дж = 0,239 кал; I

ккал = 4,1868 кдж.

Qu = Q* -

4,I868-600W =

Я -

25I0W

кдж/кг.

н

о

о

ß и 0——

S f f l — — — ,

W _ кг массы воды.

ч в

кг массы топлива

да

Формула (12)

Qs = 8100 С + 30000 H - 2600 (О - S ) ккал/кг

преобразуется на основании того же соотношения:

Qs

= 33900 С + 125600 H -

1098 (О - S ) , или приближенно

Qt

= 34000 С + 126000 H -

ІІОО

( 0 - 5 ) к д ж / к г ,

о

Формула (16) V = 23,I5LT0 /273 PQ

преобразуется на основе

соотношения:

I

атм = 1,013 бар = І.ОІЗ-ІО5

н / * 2 ,

I

бар = 0,987 ати.

т

от% V

я

V

?^тч/

0

ш воздуха

V -

с^іэи

2

7

3

р о

к г

п т а л

Т 0

-

°К;

Р 0

- бар.

Формула (22)

(уравнение сгорания)

г, <+

^985

ѵ+ъlJc+чг-^ь)

т2

преобразуется

на основе

соотношения:

R = ^ 9 8 5 i p i S i i

= 1.985-4,1868

= 8.32

.

306

Значение

R = 8,32

может

быть

проверено

по формуле

Р 0

Ѵ 0

1,013 - ІО 5

и / и 2 - 2 2 , 4 2

-= 8,32-IO3

S i

R

0

0

To

'

273,I5°K

град.моль

= 8,32

К Д»

град*моль

Следовательно,

формула (22) в

системе СИ имеет вид:

&

+

Гг с'0

+ *.32Ѵ

+Гг)]

7,+ -f-

= ср

( р о +

jr . ) 7 г .

Л '

Л

Г

"

_

КДЖ

.

j

-г —°и .

Л

_

КД»

г / ,

6 > '

гг

град-моль

'

г 1

с

'

%

кг

массы

топлива.

Формулы

(24) ,

(25) и (26)

С и ( С 0 2 ) =

7,82

+ 0 , 0 0 1 2 5 7 ^ « ^ ;

C u f H 2 0 ) =

5,49 +

0,001127

м о д

* ^ а д ;

c u ( f f ) =

4,62

+ 0,00053 7 яодь^град'

преобразуются

на основе

I

ккал = 4,1868 ядж

С»(С02 )=

32,7

+ 0.00523

Г д а з ^ я д ;

С у ( Н 2 0 ) =

23

+ 0,00469 7

j

j

^

^

;

CV(R)

»

19,35

+

0 , 0 0 2 2 2 7 ï ï 5

| ^ _ - ;

Формула

(35)

-Ч

=

-^тг—SP.

t

^ ѵ /

7 ' » 2 — л

« ° . преобразуется

следующим

<•

ч

60 • 75

образом :

2

N = & V S p ,

OU

если

5

. м

д

_

«

( т . е . -

п а ) ,

LH

L

'

•

с

M

SID2 „ „

*г/?Я?5

вт ,

если

j j s - и ,

А

-

бар,

N.^^—SP.^^

A/. = ^

S P .

-

^ ^

-

K

B T

,

если

д (

s_ м ,

л

4

- б а р .

Л/. = 52,3 2гСтн

z Р.

Формула

(36)

л . с .

преобразуется

следующим образом:

^

Tijf

n Sn

в,.,

если

д 5 _ M

/?. .

п а .

n

^

p

^

^

Û S

k

z

t

если

А

-

бар,

Ст-

м/сек,

і?

-

м.

Формула

(38)

532

преобразуется

ва

основании

следующих

соображений.

Мощности

в I

квт,

идеально

используемой

в течение

часа,

соответствует

работа

I

квт*3600

сек = I

кдж/сек'3600

сек = 3600 кдж.

Если

в реальном

дизеле

на

каждый

киловатт

эффективной

мощности

тратится

gg

кг

массы

топлива

калорийностью

Q„

кг . массТтопл'ива'

1 0

Р е а л ь н о

затрачиваемому

за

час в дви-

гателе^топливу

соответствует

работа:

g-QH

кдж.

Следовательно,

эффективный

я . п . д . дизеля

в

системе

СИ

выра­

жается соотношением

п

-

3600 .

де

- кг S ? g a S ° 1 " n a a '

Q" ' к г

" а д е ^ о Д Д и а -

Р а с ч е т н ы й

п р и м е р .

І . В

системе

МЕСС.

Предположим

g

=

180 г / а д . с - ч . ;

QH

= 10000

к к а л / к г .

632

Т о г д а

% =

Ô.Ï8 к г Д л . с - ч .

IU0UU

ккал/кг =

° » 3 5 1

'

В системе СИ

£

= 180 г / з д . с - ч .

= 1,36.180

5 5 ^ 3

-

0,2445

QH

= 10000 ккал/кг

= 4,1868-10000 кдж/кг = 41868 кдж/кг;

3600

n

,г т

Че = 0,2445

•

4 1868

"

U

, M A

*

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

3

Г л а в а

I . Основы теории

дизелей

§

I . Принцип действия

четырехтактных и

двухтактных дизелей

7

§

2 . Идеальные и расчетные циклы дизелей. Схема теплового

расчета дизеля

12

§

3. Действительные процессы наполнения

и

сжатия

19

§ 4.

Топливо, дизелей.

Термохимические процессы сгорания

топлив

25

§

5.

Смесеобразование

и процессы сгорания

в дизелях . . . . . .

33

§

6. Действительные процессы расширения

и

выпуска

47

§

7. Мощность и экономичность дизеля

55

§ 8. Характеристики дизелей

67

§

9.

Кинематика и динамика дизелей

83

кация дизелей

98

§

I I . Кривошипно-шатунные механизмы дизелей

102

§

12. Газораспределительные механизмы дизелей

120

§

13. Топливные системы дизелей

131

§

14. Система регулирования оборотов дизелей

144

§

15. Системы смазки дизелей

173

§

16.

Системы охлаждения дизелей

180

§

17. Системы наддува дизелей

188

§

18. Системы пуска дизелей

195

§

19.

Системы автоматического и дистанционного

управления

дизель-генераторами

203

310

Г л а в а

Ш. Эксплуатация

дизелей

§ 20. Режимы пуска и

прогрева диэелей

216

§

2 1 . Режимы работы

дизелей под

нагрузкой

227

§ 22.

Влияние

режима

охлаждения

и смазки

на

работу

ди ­

з е л я - . . . .

241

§

2 3 .

Основные

положения

по технической эксплуатации

ди ­

зелей и

их систем

253

§

24.

Неисправности

стационарных

дизелей

и их

диагнос­

тика

;

279

Заключение

291

Литература

304

Приложение

305