У газа аналогичный график Итого, в настоящее время двигатель должен быть энергоэффективен,
экологичен, при этом оставаясь надежным и долговечным.
6) Экологическая и энергетическая проблемы.
Задача энергетики - увеличение эффективности установок => увеличение термодинамических параметров рабочего тела => ухудшение экологических параметров установки (увеличение концентрации оксидов азота, угарного газа, формальдегиды и т.п.).
Отрицательное влияние тепловых машин:
-использование кислорода из атмосферного воздуха
-выделение в атмосферу при сжигании углекислого газа (миллиарды тонн ежегодно)
-при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями
-более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт, ежегодно выбрасывая в атмосферу 2-3 млн. тонн свинца Пути решения экологических проблем:
-развитие альтернативной энергетики (например, водород)
-энергосбережение Энергетические проблемы:
-суммарное потребление топлива в мире - 36 млрд тонн условного топлива в год
-известные запасы топливных ресурсов к 2100 году будут исчерпаны
-на долю гидроэнергетики приходится всего 1,5 % общего производства энергии в мире
-затраты на захоронение отходов АЭС только в России превышают 400 млн. долларов
Альтернативные источники энергии: солнце, ветер, геотермальные источники, океанические и морские волны, тепло морей и океанов, приливы
иотливы.
7)Классификация поршневых двигателей.
По тактности:
-двухтактные;
-четырехтактные.
По способу воспламенения:
-от электрической искры;
-от сжатия.
По способу смесеобразования:
-внешнее;
-внутреннее.
По способы отвода теплоты:
-с воздушным;
-с водяным.
По степени комбинированности:
-атмосферные
-оснащенные различными системами наддува:
-приводной компрессор;
-силовая турбина;
-система Comprex;
-система гипербар;
-система волнового (газодинмаического) наддува;
-линейные комбинации систем, представленных выше. По использованию кинематических механизмов:
-КШМ:
-рядные
-V-образные
-W-образные
-2,3,4 вальные
-звездообразные:
-с прицепным шатуном
-с рядом сидящим
-аксиальные
-дезаксиальные
-роторно-поршневые
-роторно-пластинчатые
-механизм с косой (качающейся) шайбой
-механизм Баландина
-другие виды преобразования
8) Термодинамические циклы поршневых двигателей.
В термодинамических циклах поршневых ДВС процессы сжатия и расширения рабочего тела принимаются адиабатными, а рабочим телом является идеальный газ.
1) Цикл Отто (цикл бензинового двигателя):
1-2 адиабатное сжатие рабочего тела
2-3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу
3-4 адиабатное расширение рабочего тела
4-2 изохорное охлаждение рабочего тела
Было на зачете, что он просит цикл в TS координатах
Термический КПД цикла Отто: |
|
1−1 |
= 1 − |
|
|
где = 21 - степень сжатия |
|
k - показатель адиабаты
2) Цикл дизеля (цикл дизельного двигателя)
1-2 адиабатное сжатие
2-3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу
3-4 адиабатное расширение рабочего тела
4-1 изохорное охлаждение рабочего тела
Термический КПД цикла Дизеля: |
|
|
1 |
||||
|
= 1 − |
1 |
( |
−1 |
) |
|
|
|
|
−1 |
−1 |
||||
где = 21 - степень сжатия |
|
|
|
||||
3 - коэффициент предварительного расширения |
|||||||
k -=показатель2 |
адиабаты |
|
|
|
|
|
|
3)Цикл Сабате-Тринклера (цикл дизельного двигателя со смешанным сгоранием)
1-2 адиабатное сжатие рабочего тела
2-3 изохорное сгорание части топлива в формокамере 3-4 изобарное догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре 4-5 адиабатное расширение рабочего тела 5-1 изохорное удаление газов
Термический КПД цикла Тринклера: |
|
1 |
−1 |
= 1 − −1 |
−1 + ( −1) |
где = 21 - степень сжатия |
|
= 4
3 - коэффициент предварительного расширения
= 3 - степень повышения давления при изохорном процессе
2
сгорания
k - показатель адиабаты 4) Цикл Генри (для ГТД!!!)
По эффективности циклы располагаются следующим образом (по возрастанию):
Генри, Отто, Дизель, Тринклер Термический КПД циклов ДВС может достигать 60–65%.
В реальных двигателях внутреннего сгорания, вследствие необратимых потерь работы, действительный КПД меньше термического и в среднем составляет 30-40% для дизелей и 20-30% для карбюраторных двигателей.
Современный поршневой двигатель - комбинированная сложная машина, в которой процессы теплообмена, тепловыделения, расширения, сжатия, газообмена происходят не только непосредственно в камере сгорания, но и в других устройствах/агрегатах, которые влияют на эффективность устройства в целом. Поэтому в наше время, когда говорят о рабочем процессе ДВС, говорят о комплексе рабочих процессов, протекающих не только в камере сгорания. Данные процессы необходимо учитывать при оценке эффективности. В этой связи удобной использовать понятие обобщенного термодинамического цикла.