ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Классификация и принципы работы тепловых двигателей из "Технология глубокой переработки нефти и газа" Тепловые двигатели предназначены для преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую. Тепловые двигатели подразделяют на двигатели с внешним сгоранием (паровые машины, паровые турбины) и двигатели внутреннего сгорания. [c.119] Наибольшее распространение среди тепловых двигателей получили двигатели внутреннего сгорания. В этих двигателях основные процессы - сжигание топлива, выделение теплоты и ее преобразование в механическую работу - происходят непосредственно внутри двигателя. Такие двигатели используют во всех видах транспорта автомобильном, железнодорожном, водном и авиационном, а также в сельскохозяйственном производстве, в строительстве и в других отраслях народного хозяйства. [c.119] ДВС подразделяются на 1) двигатели с периодическим сгоранием топлива (поршневые) 2) двигатели с непрерывным сгоранием топлива. [c.119] Вторая группа ДВС подразделяется на а) реактивные двигатели (ракетные и воздушно-реактивные) б) газовые турбины (транспортные и стационарные). [c.120] Двигатели с принудительным воспламенением (карбюраторные 1. [c.120] В двигателях этого типа воспламенение смеси топлива и воздуха осуществляется от внешнего источника - электрической искры (свечи), а процесс смесеобразования происходит вне цилиндра в специальном устройстве - карбюраторе (либо во впускном трубопроводе или камере сгорания, куда бензин впрыскивается с помощью форсунки). Непосредственный впрыск применяется в авиационных поршневых двигателях и в некоторых зарубежных моделях ДВС. Карбюратор служит для дозирования и распыливания, частичного испарения и смешения бензина с воздухом. Полученная в карбюраторе горючая смесь поступает в цилиндр в такте впуска. Далее горючая смесь подвергается сжатию (до е=7-9), при этом топливо полностью испаряется, перемешивается и нагревается. В конце такта сжатия в камеру сгорания подается от свечи электрическая искра, от которой смесь воспламеняется и сгорает. В результате резко повышается температура и давление над поршнем. Под действием давления поршень перемещается в цилиндре (рабочий ход) и совершает полезную работу. Затем поршень выталкивает продукты сгорания в атмосферу (выпуск). Рабочие такты двигателя регулируются с помощью впускных и выпускных клапанов. [c.120] В четырехтактном двигателе рабочий такт совершается за счет энергии сгорания топлива. Остальные такты рабочего цикла совершаются за счет энергии маховика, укрепленного на коленчатом валу. [c.120] Для обеспечения равномерной работы ДВС в одном блоке располагают несколько цилиндров, поршни которых через шатуны приводят во вращение коленчатый вал. Сгорание и рабочие циклы в цилиндрах происходят поочередно, что обеспечивает стабильную и равномерную работу двигателя. [c.121] В последние годы за рубежом и в России начали выпускать новые модели легковых автомобилей, оснащенных с бескарбюратор-ными двигателями с электронным впуском топлива (16-клапанные). Главное их достоинство - большая по сравнению с карбюраторными двигателями топливная экономичность, обусловленная за счет равномерного распределения впуска топлива в камеры сгорания, и меньшая вероятность детонационного сгорания благодаря меньшему времени контакта топлива с воздухом. [c.121] Двигатели с самовоспламенением ( дизели ). Особенностью рабочего цикла дизельных двигателей является самовоспламенение горючей смеси без какого-либо внешнего источника воспламенения. Процесс образования горючей смеси в дизелях происходит внутри цилиндра (карбюратор и свечи отсутствуют). [c.121] В отличие от карбюраторного двигателя в такте впуска в цилиндр поступает не горючая смесь, а только воздух. Воздух затем подвергается сильному сжатию (е= 16-20) и нагревается до 500 - 600°С. В конце такта сжатия в цилиндр под большим давлением впрыскивается топливо через форсунку. При этом топливо мелко распылива-ется, нагревается, испаряется и перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая при высокой температуре самовоспламеняется. Все остальные стадии рабочего цикла происходят так же, как и в карбюраторном двигателе. Более высокая степень сжатия в дизеле обеспечивает более высокий коэффициент полезного действия двигателя. Однако высокое давление требует применения более прочных толстостенных деталей, что повышает материалоемкость (массу) дизеля. [c.121] Поскольку при сгорании топлива в камере развивается высокая температура (1500-1800°С), а материалы камеры, лопаток газовой турбины и реактивного сопла не выдерживают столь высоких температур, горячие газы разбавляют вторичным воздухом непосредственно после зоны горения топлива. При смешении газового потока с вторичным воздухом температура смеси снижается до 850 - 900°С. В зоне горения топлива необходимо создавать условия для обеспечения стабильности процесса горения без срывов пламени. Скорость распространения фронта пламени составляет около 40 м/с. Для снижения скорости газовоздушного потока до величин менее скорости распространения фронта пламени в камерах сгорания устанавливают различные завихрители, стабилизаторы, обтекатели, экраны и т.д. Эти устройства, кроме того, повышают турбулентность движения горючей смеси и тем самым увеличивают скорость ее сгорания. [c.122] Газотуобинные двигатели ГГТ Д l по принципу работы почти аналогичны ТКВРД, в них отсутствует только реактивное сопло. В ГТД вся кинетическая энергия продуктов сгорания топлива преобразуется полностью во вращательное движение вала газовой турбины и соответственно либо в механическую, либо электрическую. [c.122] Вернуться к основной статье