Рабочее тело двс – Рабочее тело — Википедия — Шины для спецтехники, шины для погрузчика

Содержание

Рабочее тело и параметры его состояния

Рабочее тело в теплотехнике и термодинамике — это условное несменяемое материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических разработках рабочее тело обычно обладает свойствами идеального газа.
Рабочее тело тепловых двигателей — это продукты сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива и др.), или водяной пар, имеющие высокие термодинамические параметры (начальные: температура, давление, скорость и т. д.).
Рабочее тело в ракетостроении — это отбрасываемое от ракеты с целью получения импульса тяги вещество. Например, в электрическом ракетном двигателе рабочим телом является ионизированное расходуемое вещество (например, ксенон).
Рабочее тело в лазерной технике — это оптический элемент лазера, в котором происходит формирование когерентного электромагнитного излучения.

Всякая тепловая машина приводится к движение вследствие происходящего в ней изменения состояния вещества, называемого рабочим телом или рабочим агентом.

Термодинамическая система — это совокупность тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии друг с другом и окружающей средой.

Рабочее тело определяет тип и назначение тепловой машины. Так у паровой машины рабочим телом является водяной пар, у поршневых двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей — продукты сгорания топлива, у компрессоров холодильных машин рабочим агентом является пар аммиака, фреона и т. д. Для расчета термодинамического анализа работы тепловой машины необходимо знать термодинамические свойства рабочего тела.

Наиболее эффективными рабочими телами для тепловых машин являются газы и пары, обладающие наибольшим коэффициентом объемного расширения.

В технической термодинамике в качестве рабочего тела принимается идеальный газ — условное газообразное вещество, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают.

В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами, а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены, их свойства близки к свойствам идеального газа.

В качестве идеальных газов могут рассматривать такие газы, как азот, гелий, водород.

В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Это позволяет упростить математические выражения законов термодинамики.

Очевидно, что одно и то же вещество при различных условиях может находиться в различных состояниях.

Для того чтобы определить конкретные физические условия, при которых рассматривается данное вещество и тем самым однозначно определить его состояние, вводятся параметры состояния вещества.

Параметры состояния газа — это величины, характеризующие данное состояние газа.

К параметрам состояния газа относятся:

абсолютная температура
абсолютное давление
удельный объем
внутренняя энергия
энтропия
энтальпия
и др.

Абсолютная температура, абсолютное давление и удельный объем являются основными параметрами газообразного вещества.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Рабочее тело двигателей внутреннего — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рабочим телом двигателей внутреннего сгорания (ДВС) является смесь газов, образующихся при сгорании топлива, а источником теплоты высокой температуры — горящее внутри цилиндра топливо. Сгорая на некотором участке цикла, оно выделяет теплоту, передаваемую газам. При последующем их расширении полученная энергия частично превращается в работу, а остальная часть отдается окружающе среде. [c.232]

Рабочее тело двигателей внутреннего сгорания, газовых турбин, компрессоров и т. п. представляет смесь газов. По закону Дальтона давление р смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений Pi.

[c.44]

В практике очень редко используют однородные газы как рабочие тела. Чаще применяют смеси, состоящие из нескольких однородных газов. Каждый из газов, входящих в смесь, называют компонентом. Например, рабочим телом двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин служат продукты сгорания различных топлив, представляющие собой смесь азота N2, углекислого газа СО2, окиси углерода СО, кислорода О2 и некоторых других газов. Продукты сгорания топлива в топках котельных установок также являются смесью тех же газов. Поэтому очень важно установить методы исследования газовых смесей и, в частности, необходимо знать уравнение состояния смеси. [c.23]

В 1860 г. французский механик Ленуар построил двигатель внутреннего сгорания, работавший на светильном газе, но без предварительного сжатия рабочего тела. Двигатель не получил широкого распространения, так как имел низкий к. п. д. — не выше к. п. д. паровых машин. В 1862 г. французский инженер Бо-де-Роша запатентовал двигатель, принципы построения которого совпадали с высказываниями Карно. В 1877 г. немецкий инженер Отто по-

[c.259]

Метод термодинамического расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания, основанный на развернутом учете физических явлений, составляющих указанный процесс, предложен проф. Н. М. Глаголевым. Этот метод можно назвать методом частных изменений объема рабочего тела. Его исходным соотношением является уравнение [c.9]

В устройствах, работающих по замкнутому циклу, в том числе и в двигателе Стирлинга, необходимо избегать потерь рабочего тела, поскольку такие потери снижают среднее давление цикла и, следовательно, выходную мощность. Имеется много путей для просачивания рабочего тела из внутренней полости двигателя например, водород под действием высоких давлений и температур будет диффундировать сквозь металлические перегородки, изготовленные из больщинства металлов и сплавов (особенно это относится к нержавеющей стали). Однако чаще всего основной причиной утечки является просачивание газа под давлением около поршней и их штоков. На первый взгляд такую утечку можно ликвидировать, установив обычные уплотнения, т. е. металлические кольца или кольца из шнура, поскольку, например, газовые компрессоры работают при давлениях, превышающих давление в двигателях Стирлинга. Однако рабочие температуры в двигателях Стирлинга выше, чем в компрессорах, и это усложняет решение проблемы уплотнений. В двигателях внутреннего сгорания рабочие температуры сопоставимы с температурами в двигателях Стирлинга, однако в двигателях Стирлинга уплотнения должны работать в атмосфе ре, не содержащей масла, поскольку при попадании масла из картера в рабочие полости происходит его пиролиз и образование углеродных отложений, засоряющих теплообменники и особенно высокопористые регенераторы. Кроме того, масло в картере может загрязняться просачивающимся рабочим телом. Усовершенствование уплотнений не должно производиться за счет увеличения трения, поскольку это может привести к недопустимому падению рабочих характеристик на валу двигателя. Из сказанного видно, что создание работоспособной конструкции уплотнения для двигателей Стирлинга с высоким внутренним давлением представляет достаточно серьезную проблему. Этот вопрос рассматривается в разд. 1.7. Необходимо уяснить, что использование газообразного рабочего тела, находящегося под высоким давлением, делает чрезвычайно вероятной утечку газа безотносительно к степени совершенства уплотняющих устройств. Следовательно, чтобы поддерживать выходную мощность двигателя на одном уровне в течение длительного периода эксплуатации, такая утечка должна компенсироваться. Практически это означает, что на двигателях Стирлинга с высоким давлением должен быть установлен компрессор, автоматически нагнетающий сжатый газ в двигатель при падении давления цикла ниже определенного уровня иными словами, должен быть обеспечен процесс подкачки . Компрессор может быть расположен как внутри двигателя, так и вне его. В двигателе с косой шайбой Форд — Филипс имеется внутренний поршневой компрессор, состоящий из небольших порш-

[c.81]

Динамическое скользящее уплотнение состоит из двух основных элементов уплотнения штока и так называемого уплотняющего колпачка. Основное уплотнение штока названо ленинградским и обычно изготавливается из политетрафторэтилена [76]. Ленинградское уплотнение изолирует внутренние рабочие полости двигателя от картера и, таким образом, является элементом, изолирующим рабочее тело двигателя. Форма этого уплотнения показана на рис. 1.125, и, по существу, этот кольцевой уплотняющий элемент в сборочном узле уплотнения выполняет роль диафрагмы. [c.161]

В. А. Константинов. Общий рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания. Тепло, сообщенное рабочему телу по закону произвольной прямой. Автомобильный мотор , № 5, 1939, Изд. НКХ РСФСР. [c.196]

Ряд основных вопросов теории двигателей внутреннего сгорания был разрешен в нашей стране. Так, например, проф. Московского высшего технического училища (МВТУ) В. П. Гриневецкий в 1907 г. впервые дал метод расчета рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания с учетом действительных свойств рабочего тела. [c.4]

Для уменьшения перетекания рабочего тела во внутреннем контуре необходимо, чтобы торцовые и радиальные зазоры кольца в поршневой канавке были минимальными. Опытным путем установлено, что поршневые кольца обеспечивают надежную плотность при торцовом и радиальном зазорах кольца в канавке, равных приблизительно 0,01—0,02 мм. Для уменьшения утечки через обычный косой замок кольца следует применять двух- или трехзаходные замки. Так как при длительной работе уплотнительные кольца не только сами изнашиваются, но и разбивают кольцевые канавки на поршне, то со временем количество перетекающего рабочего тела возрастает. Кроме того, частицы, образующиеся в результате изнашивания колец и поршней, оседают в регенераторе и ухудшают его гидравлическую и тепловую характеристики, что приводит к падению мощности и экономичности двигателя.

[c.97]

Конструктивная форма нагревателя зависит от типа применяемого на двигателе источника теплоты. Кроме того, на конструктивную форму нагревателя значительное влияние оказывает агрегатное состояние теплоносителя, осуществляющего перенос теплоты от источника к рабочему телу во внутреннем контуре. В зависимости от агрегатного состояния теплоносителя нагреватель двигателя Стирлинга представляет собой либо теплообменник типа газ — газ, либо теплообменник типа жидкость — газ. Работа таких теплообменников в системе двигателя Стирлинга имеет определенную специфику.

[c.104]

В двигателе Стирлинга снимаемая с вала мощность регулируется путем изменения давления рабочего тела во внутренних полостях двигателя. В то же время температуры нагревателя и охладителя автоматически поддерживаются постоянными. Следовательно, при изменении мощности и частоты вращения вала граничные температуры и их отношение остаются постоянными. Благодаря этому экономичность двигателя при работе на неноминальном режиме меняется незначительно. Так, при изменении частоты вращения от номинальной до 20% номинальной несколько увеличивается эффективный к. п. д. двигателя. Таким образом, установки с двигателем Стирлинга обладают высокой экономичностью. [c.130]

Надежный и быстрый пуск двигателя при низкой температуре. Двигатель Стирлинга, имеющий большое давление рабочего тела во внутренних полостях и достаточно высокую температуру трубок нагревателя, легко пускается при любой температуре окружающей среды. Его пуск зависит исключительно от надежности, с которой может быть воспламенено топливо в камере сгорания. Свеча зажигания, которая объединена с форсункой в одно целое, практически гарантирует пуск двигателя при любых параметрах окружающей среды. [c.130]

Работа с кратковременными перегрузками. Моторесурс двигателей Стирлинга определяется скоростью наступления предела ползучести материала деталей нагревателя, работающих при высокой температуре. С повышением давления рабочего тела во внутренних полостях двигателя скорость наступления предела ползучести возрастает. Тем не менее, кратковременные перегрузки, связанные с повышением давления рабочего тела во внутренних полостях, незначительно уменьшают долговечность двигателя, так как температура деталей нагревателя остается неизменной. [c.131]

Рабочее тело из регенератора поступает в полость расширения, его температура в нагревателе повышается от теплоты продуктов сгорания топлива. Так как обычно рабочим телом двигателей Стирлинга служит водород или гелий при высоком давлении, следует отметить их достаточно высокие свойства переноса теплоты по сравнению со свойствами переноса теплоты продуктов сгорания, находящихся при атмосферном давлении. Поэтому при заданном тепловом потоке разность температур между внешней стенкой нагревателя и продуктами сгорания достаточно значительная, в то время как между рабочим телом и внутренней стенкой нагревателя разность температур существенно меньше, [c.96]

Важные преимущества имеет и непрямой способ нагрева рабочего тела двигателя, осуществляемый с помощью дополнительного жидкометаллического теплообменного контура, теплоносителем в котором обычно является эвтектический сплав КаК или Ыа. Эти преимущества заключаются в том, что такая система нагрева позволяет обеспечить высокие коэффициенты теплоотдачи от жидкометаллического теплоносителя к-внешним поверхностям труб нагревателя, сравниваемых с коэффициентами теплоотдачи для их внутренних поверхностей. В результате значительно уменьшается длина труб нагревателя, что приводит к снижению мертвого объема двигателя. [c.106]

Простейшей термодинамической системой является рабочее тело, осуществляющее взаимное превращение теплоты и работы. В двигателе внутреннего сгорания, например, рабочим телом является приготовленная в карбюраторе горючая смесь, состоящая из воздуха и паров бензина. [c.7]

Поскольку величина б/ пропорциональна увеличению объема, то в качестве рабочих тел, предназначенных для преобразования тепловой энергии в механическую, целесообразно выбирать такие, которые обладают способностью значительно увеличивать свой объем. Этим качеством обладают газы и пары жидкостей. Поэтому, например, на тепловых электрических станциях рабочим телом служат пары воды, а в двигателях внутреннего сгорания — газообразные продукты сгорания того или иного топлива. [c.13]

Чтобы исключить эксергетические потери за счет неравновесного теплообмена с горячим источником теплоты, целесообразно использовать в качестве рабочего тела газы, получающиеся при сгорании топлива. Это удается осуществить в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), сжигая топливо непосредственно в его цилиндрах. [c.57]

Термодинамический анализ циклов двигателей внутреннего сгорания различных типов позволяет отметить, что степень совершенства этих двигателей возрастает с увеличением степени сжатия рабочего тела. [c.10]

При исследовании идеальных термодинамических циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания обычно определяют количество подведенной и отведенной теплоты, основные параметры состояния рабочего тела в типичных точках цикла, причем температуры в промежуточных точках вычисляют как функции начальной температуры газа вычисляют термический к. п. д, цикла по основным характеристикам и производят анализ термического к. п. д. [c.260]

Из описания работы процесса реального двигателя внутреннего сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все признаки необратимых процессов трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. п. [c.262]

Анализ такого цикла с точки зрения теории тепловых процессов невозможен, а поэтому термодинамика исследует не реальные процессы двигателей внутреннего сгорания, а идеальные, обратимые циклы. В качестве рабочего тела принимают идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Цилиндр заполнен постоянным количеством рабочего тела. Разность температур между источником теплоты и рабочим телом бесконечно малая. Подвод теплоты к рабочему телу осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. То же необходимо сказать и об отводе теплоты. [c.262]

Рабочее тело поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свойствами воздуха. Известны начальные параметры pi = = 0,1 МПа, = 30° С и следующие характеристики цикла е = 7, Я = 2,0 и р = 1,2. [c.153]

Двигатель внутреннего сгорания. Среди способов увеличения КПД тепловых двигателей один оказался особенно эффективным. Сущность его состояла в устранении части потерь теплоты перенесением места сжигания топлива и нагревания рабочего тела внутрь цилиндра. [c.109]

Двигатель Дизеля. Для дальнейшего повышения КПД двигателя внутреннего сгорания в 1892 г. немецкий инженер Рудольф Дизель предложил использовать еще большие степени сжатия рабочего тела. [c.111]

Наиболее существенной особенностью технической работы является то, что ее величина, как видно из выражения (86), прямо пропорциональна начальной температуре газа. Это свойство технической работы лежит в основе рабочего процесса любой тепловой газовой машины. Например, в двигателе внутреннего сгорания всегда рабочее тело вначале сжимается, затем подогревается и расширяется. В соответствии с изложенным работа, затраченная при сжатии холодного газа, меньше работы, которую он произведет после подогрева при расширении до первоначального давления. Из разности этих работ, собственно говоря, и получается полезная работа, совершаемая двигателем внутреннего сгорания. [c.36]

Цикл Карно представлен на рис. 6.2 в виде кругового процесса 1-2-3-4-1. Этот цикл состоит из адиабат 2-3 и 4-1 и изотерм 1-2 м 3-4. Прямой цикл совершается по 1-2-3-4-1, и физическая картина явлений может быть представлена следующим образом. В точке 1 находится рабочее тело (газ) с давлением р , объемом V»i и температурой равной температуре нагревателя, заключающего в себе большой запас энергии. Поршень двигателя под влиянием высокого давления начинает двигаться вправо, при этом внутреннее пространство цилиндра сообщено с нагревателем, поддерживающим в расширяющемся газе постоянную температуру Tj посредством передачи ему соответствующего количества энергии в виде теплоты. Таким образом, расширение газа идет изотермически по кривой [c.66]

После Великой Октябрьской социалистической революции в нашей стране широкое развитие колучили исследования в области термодинамики м других теоретических основ теплотехники. Особо следует отметить большие работы таких научных учреждений, как Всесоюзный теплотехнический институт им. Ф. Э. Дзержинского, Центральный котлотурбинный институт им. И. И. Ползунова, Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского АН СССР, Московский энергетический институт. Центральный аэрогидродина-мический институт и ряддругих. Были проведены экспериментально обоснованные расчеты рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания, газовых течений и разработаны теории расчета газотурбинных и ракетных двигателей. Проводились обширные исследования теплофизических свойств большого количества рабочих тел (вода, ртуть, холодильные агенты, жидкие горючие и окислители). Водяной пар, имеющий широкое применение в теплоэнергетике, исследовался весьма тщательно в больших диапазонах давлений и температур. Здесь следует выделить работы М. П. Вукаловича, [c.8]

Связь между процессами сгорания и пснользованием выделяющейся теплоты в двигателях определяется характеристиками активного тепловыделения, представляющими собой изменение в функции угла ф доли теплоты, использованной на повышенпе температуры рабочего тела (его внутренней энергии) и на совершение внешней работы, по отношению к общей, введенной в цикле, теплоте [c.113]

Описанный импульсивный метод работы обеспечивает в общем более высокий к. п. д., чем работа с перманентным газовым потоком, характеризуемым более низким температурным потенциалом. Импульсивный метод ])аботы турбины в известной мере аналогичен рабочему процессу двигателя внутреннего сгорания, при котором преобразование тепловой энергии в работу точно так же происходит в условиях наивысшей температуры (в пределах примерно 2000—1О0О° С), тогда как промежуточные рабочие такты, при которых происходит охлаждение рабочего тела, обеспечивают умеренную, допустимую для материала поршней среднюю температуру. [c.394]

Обслуживание экскаватора производится двумя бригадами — верхней и нижней. Состав бригад зависит от типа экскаватора. При паровом экскаваторе на гусеничном ходу верхняя бригада состоит из машиниста, кочегара и смазчика-слесаря, нижняя — из 2 рабочих при таком же экскаваторе на ж.-д. ходу верхняя бригада пополняется сверх того стреловым, а нижняя состоит из 7 рабочих. Применение двигателя внутреннего сгорания на экскаваторах на гусеничном ходу дает возможность ограничить состав верхней бригады машинистом и смазчиком-слесарем, а нижней— двумя рабочими. Часовая норма выработки на 1 емкости ковша зависит от типа экскаватора, категории грунта, транспорта (нормальная колея, узкая колея или в отвал) и от высоты забоя. Для механич. лопат при работе в грунтах I—II категорий она составляет 42—90 л , будучи выше при работе в отвал и увеличиваясь по мере увеличения высоты забоя в грунтах III—IV категорий соответственно 28—60 л и в грунтах V—VI категорий 14—28 м . Для дитчеров, работающих в отвал, соответствующие нормы составляют в грунтах I—II категорий 68—80 м , в грунтах III—IV категорий 54—63 м . Дрегляйиы при работе в отвал в грунтах I—II категорий дают часовую производительность 50—G8 л грунта в плотном теле на 1 м емкости ковша, в грунтах III—IV категорий 44—59 м». При работе на транспорт эти цифры падают на 25%. Расход топлива, энергии и воды на один час работы экскаватора при емкости ковша 1 составляет для паровой машины 100 кг каменного угля и 0,8 воды, для двигателя внутреннего сгорания 20 кг нефти и для электродвигателя 36 kWh. [c.291]

Действительный рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания каждый раз совершается новой порцией рабочего тела, поегуиающего в цилиндр извне и выбрасываемого из цилиндра после рабочего хода расширения. Таким образом, действительный цикл по существу является разомкнутым. [c.392]

Принципиальное отличие этих новых станций от всех предьщущих состоит в так называемой вертикальной компоновке , которая, по утверждению разработчиков, позволит сократить затраты электроэнергии или рабочего тела двигателей маневрирования станции на 70-90%. Это реализуется только за счет соответствующего расположения крупных модулей, солнечных батарей, выносных штанг и тросовых систем с концевыми грузами. Даже неизбежные возмущения можно будет парировать не работой двигателей, неизбежно сжигающих топливо, а перекачкой его и других жидкостей между неполными баками в разных концах станции или деформацией нежестких конструкций с внутренним трением. Топливо же потребуется только на этапе начальной ориентации. [c.612]

Двигатель типа 4-98ВА двойного действия фирмы Филиппу. В отчете, составленном в октябре 1976 г. по результатам работ, проведенных над легковым автомобилем, указывалось, что небольшой двигатель, на который постоянно ссылались в отчетах, был двигателем типа 4-980А мощностью 60 кВт (расчетные комбинированные характеристики двигателя приведены на рис. 10.14). В качестве рабочего тела двигателя использовали водород при р , — == 20,2 МПа температура внутренней стенки нагревателя составляла 750 °С, а температура холодильника 50 °С максимальная частота вращения двигателя 5400 об/мин. Двигатель четырехцилиндровый вытесняемый объем каждого цилиндра составляет 98 см отношение максимальных объемов рабочих полостей УЕтах/Устах = = 1,1 угол наклона косой шайбы 18°, а коэффициент заполнения регенератора равен 38 %. В отчете сообщалось и о дальнейших разработках уплотнения из материала Рулон как возможного варианта для замены свертывающегося диафрагменного уплотнения. Другим интересным фактом, отмеченным в отчете, было сравнение двух двигателей с заимствованными идентичными узлами двигателя типа 4-98 ОА, но с разными приводами один двигатель имел привод от косой шайбы, другой — привод с двойным кривошипом (подобно современным двигателям фирмы Юнайтед Стирлинг ), Сравнение [c.250]

В тепловых двигателях преобразование теплоты в работу осуществляется при помощи так называемого рабочего тела. Например, в двигателях внутреннего сгорания, а также в газотурбинных установках рассматриваются процессы, в которых рабочим телом является газ. В паровых двигателях рассматриваются процесссы, где рабочим телом является пар, легко переходящий из парообразного состояния в жидкое и, наоборот, — из жидкого в парообразное. [c.12]

Основными недостатками поршневых двигателей внутреннего сгорания ЯВЛЯЮТСЯ ограниченность их мощности и невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного даЕления. Эти недостатки отсутствуют в газотурбинных установках, где рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газооб )азного топлива. Рабочее тело, имеющее высокие температуру и данлеиие, из камеры сгорания направляется в комбинированное сопло, в котором оно расширяется и с большой скоростью поступает на лопатки газовой турбины, где используется его кинетическая энергия для получения механической работы. [c.278]

Пароту рбнииые установки отличаются от двигателей внутреннего сгорания тем, что продукты сгорания топлива являются только промежуточным теплоносителем, а рабочим телом служит пар какой-либо жидкости, чаще всего водяной пар. [c.296]

Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при р = onst определить параметры в характерных точках, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты и термический к. п. д., если дано pi 100 кПа, = 70 е — 12 k 1,4 р — 1,67. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной. [c.149]

Использование покрытий в воздушно-реактивных двигателях позволяет повысить температуру рабочего тела, что равнозначно повышению мощности двигателя при постоянстве его остальных параметров. С этой целью на внутреннюю поверхность двигателя ракеты Х-15 наносилось покрытие Рокайд-2 , что позволило увеличить к. п. д. двигательной установки (рис. 8-26) [112]. [c.207]

Для полного сгорания в составе смеси на один килограмм бензина должно приходиться не менее пятнадцати килограммов воздуха. Это означает, что рабочим телом в двигателях внутреннего сгорания фактически является воздух, а не пары бензина. В отличие от паровых мапхин здесь топливо сжигается для нагревания газа, а не для превращения жидкости в пар. Правда, наряду с нагреванием воздуха происходит и частичное изменение его состава вместо молекул кислорода появляется несколько большее количество молекул углекислого газа и водяного [c.109]

В настоящее время наибольшее научно-техническое развитие получил магнитогидродинамический метод (МГД-,метод) прямого преобразования энергии. Идея этого метода основана на том, что при пересечении проводником линий индукции в нем возникает ЭДС. В МГД-генераторе таким проводником является электропроводящий газ (плазма). Высокотемпературный газ (2500— 3000°С) в МГД-генераторе выполняет двойную роль в сопле перед генератором внутренняя энергия газа преобразуется в кинетическую энергию noTOiKa, т. е. газ -является термодинамическим рабочим телом, а в генераторе кинетическая энергия потока преобразуется в электрическую энергию, т. е. газ выполняет роль силовой обмотки электрической машины. Можно поэтому говорить, что МГД-гбнератор представляет собой совмещенную с тепловым двигателем электрическую машину, а термодинамический цикл энергетической установки с МГД-генератором принципиально ничем не отличается от известных циклов газо- и паротурбинных установок. Использование высокой температуры рабочего вещества (которую вполне выдерживают неподвижные части генератора) приводит к генерации электроэнергии МГД-методом с КПД до 50—60%. [c.69]

mash-xxl.info

Двигатель внутреннего сгорани рабочее тело

В поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочим телом являются смесь воздуха и горючих газов или паров жидкого топлива (на начальном участке цикла) и газообразные продукты сгорания (на остальных участках цепи). [c.534]

Очевидно, при непосредственном соприкосновении нагревателя с холодильником тепло от первого перейдет ко второму. Однако при этом никакой работы совершено не будет. Для получения работы в тепловом двигателе необходимо привлечь еще одно тело, которое называют рабочим телом. В двигателях внутреннего сгорания рабочим телом является газ, а в паровых турбинах — водяной пар. Нагревателем будут продукты сгорания топлива, а охладителем (холодильником) — атмосфера, куда выбрасывается отработавший газ, или конденсатор, принимающий отработавший водяной пар. [c.14]

Рабочее тело часто представляет собой смесь нескольких газов (компонентов). Так, например, в двигателях внутреннего сгорания рабочим телом являются продукты сгорания, в состав которых входят водород, кислород, окись углерода, азот и другие составляющие. [c.20]

Процесс подвода тепла в идеальных циклах рассматривается без изменения химического состава рабочего тела. В реальных циклах подвод тепла осуществляется в процессе сгорания топлива. При этом в двигателях внутреннего сгорания рабочим телом являются продукты сгорания топлива, а в паровой турбине — пар высокого давления. [c.41]

Для того чтобы тепловой двигатель мог длительное время преобразовывать тепло в механическую работу, он должен работать по замкнутому термодинамическому циклу. Это первое условие преобразования тепла в механическую работу. Тепловая машина должна иметь теплоноситель — второе условие. В двигателях внутреннего сгорания теплоносителем является рабочее тело. Чтобы тепловая машина работала, необходимо наличие сред с разными температурными уровнями — это третье условие. В двигателях внутреннего сгорания рабочее тело имеет высокий уровень температур, а окружающая среда — низкий температурный уровень. [c.54]

Широкое распространение в авиации, на транспорте и отчасти в энергетике в настоящее время получили газовые турбины. В них, как и в двигателях внутреннего сгорания, рабочим телом служит идеальный газ—продукты сгорания топлива. Газовые турбины имеют ряд преимуществ перед двигателями внутреннего сгорания в них отсутствуют инерционные усилия от возвратно-поступательных движений, они имеют меньший вес, большие удельные мощности и др. [c.176]

Нижние пределы давления и температуры — это давление и тедшература окружающей среды (атмосферное давление и температура), в которую удаляется рабочее тело после совершения цикла. В двигателях внутреннего сгорания рабочее тело (про- [c.9]

Рабочим телом называется вещество, при помощи которого осуществляется действительный рабочий цикл двигателя. В поршневых двигателях внутреннего сгорания рабочее тело состоит из окислителя, топлива и продуктов его сгорания. Для большей части двигателей внутреннего сгорания окислителем служит атмосферный воздух, содержащий 21% кислорода (по объему), остальное — инертные газы, в основном азот. На нагрев инертных газов затрачивается часть теплоты сгорания топлива, теряемая с выпускными газами. Возможно применение окислителей с большим содержанием кислорода, чем воздух. [c.22]

Строго говоря, все эти предпосылки не соблюдаются в двигателях внутреннего сгорания, рабочие процессы которых, так же как и идеальные циклы, протекают внутри цилиндра с подвижным поршнем. Рабочими телами в них на разных этапах цикла являются воздух, смесь воздуха с парами топлива, газы — продукты сгорания топлива. Стало быть, состав и количество рабочего тела в цикле меняются, во время расширения или сжатия часть теплоты рассеивается во внешнюю среду. Процесс подвода теплоты фактически является горением топлива, а отвода — выбросом (рабочий процесс не является циклическим — он разомкнут) продуктов сгорания в атмосферу и т. п. [c.53]

Он существенно отличается от выпущенного ранее (А. С. Орлин и др. Двигатели внутреннего сгорания. Рабочие процессы в двигателях и их агрегатах , Т. 1, изд. 2-е, М., Машгиз, 1957) в связи с изменением учебных планов и программ специальности. Данный курс имеет следующие особенности. В основу положено рассмотрение рабочего цикла комбинированного двигателя внутреннего сгорания, состоящего из комплекса компрессионных и расширительных машин (поршневого двигателя, газовых турбин и компрессоров) и устройств для подвода и отвода теплоты (холодильников, теплообменников, камер сгорания), объединенных общим рабочим телом, совершающим единый рабочий цикл. Рабочий цикл обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания рассматривается как частный случай цикла комбинированного двигателя, состоящего из одного поршневого двигателя. Изложение теории двигателей с внутренним и внешним смесеобразованием проводится параллельно. [c.5]

Проблема повышения экономичности поршневых двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и реактивных двигателей связана с дальнейшим увеличением температуры рабочего тела в процессе подвода теплоты, что должно быть обеспечено путем создания новых жаропрочных материалов, разработки новых способов охлаждения рабочих элементов тепловых двигателей (цилиндры, поршни, лопатки). Одним из перспективных направлений, связанных с проблемой повыше-132 [c.132]

Обычно теплоту переводят в работу двумя способами рабочее тело высокого давления и температуры расшир 1ют так, что в результате совершается полезная работа, например в поршневом двигателе внутреннего сгорания [c.105]

Цикл двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объеме. Принцип действия двигателей с подводом теплоты при постоянном объеме виден из рис. 8.11. Кривая 1—2 — адиабатическое сжатие рабочего тела участок 2—3 соответствует изохорическому подводу теплоты, а 3—4 — адиабатическому расширению [c.524]

Существенным недостатком двигателей внутреннего сгорания являются возвратно-поступательное движение поршня н наличие больших инерционных усилий, что не позволяет создавать поршневые двигатели больших мощностей с малыми габаритными размерамй и массой. В газовой турбине, как и в двигателе внутреннего сгорании, рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газообразного топлива, но возвратно-поступательное движение заменено вращательным движением колеса под действием струи газа (рис. 7.3, а). Кроме того, в турбине осуществляется полное адиабатное расширение продуктов сгорания до давления наружного воздуха, с чем связан дополнительный выигрыш работы (ил. 4 414 на рис. 7.3, б). Это обстоятельство, а также ротационный принцип работы газотурбинного двигателя позволяют выполнять его быстроходным, с высокой частотой вращения, большой мощности в (Отдельном агрегате при умеренных размерах и небольшой массе. [c.115]

Рабочий процесс теплового двигателя любого типа может бьггь осуществлен при наличии источника теплоты с температурой называемого нагревателем, и охладителя с температурой Тг[c.84]

Характеристики состояд1ия. В локомотивных двигателях внутреннего сгорания рабочим телом служат воздух и продукты сгорания топлива. При расчетах рабочих процессов двигателей считают, что воздух и продукты сгорания являются идеальными газами, т. е. у них отсутствуют силы сцепления между молекулами, а сами молекулы представляют собой материальные точки. Массу рабочего тела, участвующего в процессе преобразования энергии, измеряют в килограммах (О) или киломолях (М), при этом они связаны соотношением 0=тМ, где т — молярная масса, кг/кмоль. [c.148]

Работоспособность теплоты, выделяющейся при сгорании топлива. Рассмотрим какой-либо из двигателей внутреннего сгорания. В том случае, когда топливо сгорает полностью и утечек теплоты нет, количество выделившейся теплоты и температура газообразных продуктов сгорания будут иметь наибольшие из возможных в данных условиях значения q и Т (где q — количество теплоты, отнесенной к 1 кг рабочего тела). Если удельный расход топлива составляет g кг (т. е. на 1 кг рабочего тела в двигателе сжигается g кг топлива), то q представляет собой теплоту, EыдeливцJyю я при сгорании g кг топлива. [c.516]

Совершенство процесса сжигаии5 топлива оценивается обычно отношением действительно переданной рабочему телу теплоты д к это отношение в паросиловых установках называют к. п. д. котельной, а в двигателях внутреннего сгорания — к. п. д. камеры сгорания и обозначают через [c.518]

Поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) благодаря высокой экономичности, небольшой массе, быстрому запуску нашли широкое примеиеиие в различных отраслях промышленности, особенно в авиации и на транспорте. ДВС относятся к тепловым двигателям, в которых все рабочие процессы протекают внутри рабочих цилиндров. Рабочим телом в ДВС являются в начале воздух или смес] , воздуха с топливом, а в конце — смесь газов, образовавшаяся при сгорании топлива. Теплота к рабочему телу подводится от сжигаемого топлива внутри цилиндров двигателя, в которых расширяющийся от нагревания газ перемещает поршень. Полученная газом эиергия частично расходуется на совершение механической работы, а остальная часть отдается окружающей среде. [c.67]

Тепловые двигатели, в которых подвод теплоты к рабочему телу осуществляется в результате сгорания топлива внутри данного двигателя, называются двигателями внутреннего сгорания. В таких двигателях топливо сгорает в цилиндре или в камере сгорания двигателя, а рабочим телом являются некон-денсирующиеся газы — воздух и продукты сгорания. Причем на первом этапе рабочим телом является воздух или смесь воздуха с парами топлива, а на втором этапе — газообразные про-9 131 [c.131]

Внутренние превращения характерны для поведения рабочих тел многих энергетических и технологических установок двигателей внутреннего сгорания, плазмотронов, металлургических печей. Для определения параметров равновесного состояния здесь уже недостаточно полученных ранее термодинамических соотношений, устанавливающих связь между температурой, давлением, плотностью, энтропией, внутренней энергией и т. п. Но как будет показано далее, термодинамические методы полностью распространимы и на химически реагирующие системы. [c.158]

mash-xxl.info

Рабочие тела и их свойства

Лекция №3

Рабочие тела и их свойства

Понятие о рабочих телах, применяемых в ДВС.
Состав и основные свойства топлив.
Химические реакции окисления компонентов топлива, количество воздуха.
Термодинамические свойства свежего заряда.
Альтернативные топлива.

1 Понятие о рабочих телах, применяемых в ДВС.

Рабочим телом называются физические вещества, с помощью которых тепловая энергия топлива превращается в механическую работу. В тепловых двигателях рабочим телом являются газы, образующиеся при сгорании (окислении) топлива. Газы обладают большим коэффициентом теплового расширения. Для упрощения вводится понятие идеального газа нет сил сцепления между молекулами и молекулы рассматриваются как материальные точки, не имеющие объема. В двигателях внутреннего сгорания тепловая энергия, необходимая для совершения механической работы, получается в результате химических реакций между вводимым в цилиндр топливом и кислородом воздуха. Время, в течение которого протекают эти реакции в современных быстроходных двигателях, весьма ограничено и составляет сотые и даже тысячные доли секунды. Длительность процесса подготовки смеси топлива с воздухом к химической реакции зависит от типа смесеобразования и тактности двигателя.

Способы образования топливовоздушной смеси и протекание химических реакций обусловливают ряд требований, предъявляемых к топливам, применяемым в двигателях внутреннего сгорания.

В двигателях с внешний смесеобразованием (карбюраторные, газовые и с впрыском топлива во впускную трубу) топливо, подаваемое вместе с воздухом через впускной клапан, должно легко испаряться и образовывать гомогенную смесь с поступающим воздухом. В двигателях с внутренним смесеобразованием (дизели) топливо подается непосредственно в цилиндр. Начало подачи топлива происходит в конце сжатия и незначительно опережает момент воспламенения, а часть топлива вводится в процессе сгорания. В этих условиях нужно обеспечить хорошее распыливание топлива, при котором образующиеся мельчайшие капли смешиваются с находящимся в цилиндре воздухом. Необходимо, чтобы период процесса сгорания топлива в цилиндре был небольшим. Также необходимо, чтобы применяемое топливо:

1) обеспечивало быстрый и надежный пуск двигателя независимо от температуры внешней среды;

2) позволяло осуществить процесс сгорания без образования нагара и кокса на поверхностях камеры сгорания;

3) способствовало уменьшению износа и коррозии зеркала цилиндра, поршневых колец и поршня

4) обеспечивало условия полного и своевременного сгорания и снижения кол-ва токсических составляющих и продуктов сгорания.

Наиболее полно указанным требованиям удовлетворяют жидкие и газообразные топлива. Твердое топливо в двигателях внутреннего сгорания можно применять после предварительной газификации в газогенераторной установке.

2 Состав и основные свойства топлив

Структура топлива. В двигателях внутреннего сгорания применяют жидкие и газообразные топлива. Главным источником для получения жидкого топлива является природная нефть. В результате перегонки и вторичной переработки получают бензин, лигроин, керосин, дизельное топливо, соляровое масло, мазут и т.п. Жидкое топливо получают и в результате переработки каменного и бурого угля, а также сланцев. В автомобильных и тракторных двигателях применяют бензин, дизельное топливо, а также газовое топливо. В распространенных в настоящее время многотопливных дизелях состав применяемых топлив расширился. В них может быть использовано до 71% топливных фракций нефти (в карбюраторных двигателях и дизелях, взятых вместе только 54%). Жидкое топливо состоит в основном из смеси углеводородов, которые отличаются по групповому составу, определяющему химическую структуру топлива, и элементарному составу, показывающему содержание в нем отдельных элементов. Групповой состав характеризует содержание в топливе углеводородов различных гомологических рядов. Он определяет основные физико-химические свойства топлива и влияет на процессы испарения, воспламенения т горения топлива.

Состав нефти: парафины Сnh3n+2, нафтены Сnh3n и ароматические углеводороды Сnh3n-6. В среднем в нефти содержится 84-85% углерода, 12-14% водорода, остальное азот, кислород и сера. Бутан и изобутан С4Н10 и октан и изооктан С8Н18. Изомеры обладают меньшей склонностью к детонации. Ароматические углеводороды бензол С6Н6, толуол С6Н5(СН3) повышают детонационную стойкость, но способствуют образованию нагара.

Элементарным составом топлива называют массовое или объемное содержание отдельных элементов в топливе. Элементарный состав жидкого топлива принято выражать в единицах массы. Например, в 1кг изооктана (С8Н18 ) содержится 0,842 кг углерода (С) и 0,158кг водорода (Н). Для 1кг жидкого топлива, состоящего из углерода (С), водорода(Н) и кислорода (Оm), при отсутствии серы можно написать: С + Н + Оm =1кг. Массовые доли указаны в таблице.

Показатели	Бензин	Дизтопливо
С углерод	0,855	0,870
Н водород	0,145	0,126
О кислород	—	0,004
Низшая теплота сгорания	44 Мдж/кг	42,5 Мдж/кг

Газообразное топливо, применяемое для автомобильных двигателей, состоит из смеси различных газов горючих и инертных. Его состав принято выражать в объемных единицах или молях. Для 1м3 или 1 моля газообразного топлива, обозначая объемные доли каждого газа, входящего в смесь, химической формулой, можно написать: Сумма СnНmОm +N2 =1

В автомобильных двигателях применяют сжимаемые и сжиженные газы. Сжимаемые газы обычно состоят из смеси метана, свободного водорода, окиси углерода, а также некоторого количества негорючих (инертных) газов — азота, углекислого газа, кислорода и др. Сжиженные газы, являющиеся продуктами нефтяного попутного и природного газов, состоят из пропана, нормального бутана и его изомера, некоторого количества этана и небольшого количества пентана. Наибольшее распространение в качестве топлива на автомобильных двигателях получили сжиженные газы. Газообразные топлива по сравнению с бензином обладают более высокой детонационной стойкостью.

Испаряемость топлива, зависящая от его фракционного состава, упругости паров, поверхностного натяжения и теплоты парообразования, является одной из основных характеристик топлива. Ее определяют в специальном приборе путем нагревания топлива и последовательного отбора фракций, выкипающих в определенных интервалах температур. Фракционный состав топлив устанавливается ГОСТом. Характерными точками для каждого топлива являются температуры, при которых выкипают 10, 50, и 90% его объема, а для бензинов и температура кипения. График зависимости фракционного состава топлива от температуры называют кривой фракционной разгонки. Фракционный состав топлива существенно влияет на полноту испарения, скорость образования топливовоздушной смеси и процесс сгорания. На рис. (кривая 1) для бензина процесс разгонки ограничен температурами от 35-55 ОС до 200ОС, Кривая 2 характеризует фракционную разгонку керосина. Для дизельного топлива (кривая 3) от 185-200ОС до 350ОС. Детонационная стойкость и воспламеняемость топлива.

Автомобильный бензин применяется в двигателях с искровым зажиганием. В этих двигателях скорость горения топливовоздушной смеси не должна превосходить некоторых пределов. В случае чрезмерно высокой скорости сгорания в последней его фазе процесс протекает ненормально (детонационное сгорание), с резкими стуками, перегревом и даже разрушением основных деталей. Кроме условий работы возникновение детонации зависит от склонности топлива к детонационному сгоранию, которая у разных бензинов различна и зависит от их группового состава. Детонационная стойкость бензинов оценивается октановым числом (ОЧ), которое численно равно процентному содержанию (по объему) трудно детонирующего изооктана C8h28 (2-2-4-триметилпентан) в смеси с легко детонирующим Н-гептаном C7h26, эквивалентной по детонационным свойствам данному бензину при испытании в стандартных условиях на специальном одноцилиндровом двигателе. В дизелях топливо впрыскивается в нагретый вследствие сжатия воздух. Основным требованием к дизельному топливу является легкость его воспламенения при соприкосновении с нагретым воздухом. Она оценивается минимально возможным интервалом времени от момента начала подачи топлива до его воспламенения. Этот интервал, называемый периодом задержки воспламенения, зависит не только от условий работы, но в значительной мере и от физико-химических свойств топлива. Воспламеняемость топлива оценивается цетановым числом (ЦЧ). Для одних и тех же условий в конце процесса сжатия цетановое число определяется периодом задержки воспламенения. Чем оно выше, тем меньше период задержки воспламенения. Определение ЦЧ производят различными методами на специальных стандартизированных одноцилиндровых двигателях, где сравнивают испытуемое топливо с эталонной смесью двух химически чистых углеводородов цетана С16Н34, который легко воспламеняется (ЦЧ=100), и -метилнафталин С10Н7СН3, который трудно воспламеняется (ЦЧ=0). ЦЧ данного топлива характеризуется процентным содержанием цетана в смеси с -метилнафталином, имеющей тот же период задержки воспламенения, что и испытуемое топливо в тех же условиях. Для повышения детонационной стойкости бензина наряду со специальной его обработкой применяют присадку к топливу этиловую жидкость. Процентное содержание в топливе этой присадки ввиду ее токсичности ограничено. Этилированные бензины согласно ГОСТ 1084-67 должны иметь специальную окраску. При хранении, перевозке и применении этилированного бензина должны соблюдаться правила обращения с ним.

Для эксплуатации автомобилей в городах и районах с большой плотностью населения, а также непосредственно на предприятиях должны вырабатываться и поставляться неэтилированные бензины всех марок. Дизельные топлива вырабатываются по двум ГОСТам. ГОСТ 305-73- из сернистых нефтей, ГОСТ 4749-73 из малосернистых. Установлены четыре марки топлива: А и ДА — арктическое, применяемое в дизелях, применяемых при температурах ниже 30ОС, З, ЗС (зимнее северное) и ДЗ, используемое при температурах выше 30ОС до 0ОС, При температурах выше 0ОС применяют Л и ДЛ; топливо ДС (дизельное специализированное) отличается от других более высокими значениями цетанового числа (ЦЧ-50) и температуры вспышки (90ОС). Требования, которым должны удовлетворять топлива для двигателей: упругость паров, вязкость, плотность, температура застывания, вспышки и самовоспламенения, кислотность, содержание смол, поверхностное натяжение, коксообразование, зольность и др. В случае применения дизельного топлива с повышенным содержанием серы возможен чрезмерный износ зеркала цилиндра и поршневых колец. Во избежание увеличения этого износа при наличии в дизельном топливе серы более 0,2 % ( но не более1,0) должно использоваться дизельное масло с присадкой ЦИАТИМ-339, или с присадкой АзНИИ-7, или с присадкой, допущенной для дизелей данного типа. Для увеличения цетанового числа топлива в некоторых случаях к применяемым в дизелях топливам добавляются специальные присадки (нитраты и перекиси различных типов в кол-ве 0,5-0,3%). Для снижения дымности добавляют антидымные присадки.

3 Химические реакции окисления компонентов топлива, количество воздуха

Сгорание топлива в цилиндре двигателя является сложным химическим процессом. Опуская все промежуточные стадии процесса сгорания, рассмотрим конечные химические реакции элементов, входящих в состав топлив, с кислородом воздуха. Химические реакции при полном сгорании жидкого топлива. Элементарный состав топлив определяют по уравнению С + Н + Оm = 1. При полном сгорании топлива предполагается, что в результате реакций углерода и водорода с кислородом воздуха образуются соответственно углекислый газ и водяной пар. В этом случае окисление углерода и водорода топлива соответствует химическим уравнениям: С + О2 = СО2 и 2Н2 + О2 = 2Н2О.

При расчетах исходных и конечных продуктов реакции в массовых единицах получим: для C и Н2: —

для 1 кг С и Н2 —

Для сгорания для С(кг) углерода С требуется (кг) кислорода; и для сгорания Н(кг) водорода требуется кг кислорода. Если учесть количество кислорода, содержащегося в топливе, то для сгорания для 1 кг топлива требуется:

Кислород находится в воздухе, занимая приблизительно 23% от общего объема, тогда количество воздуха, необходимого для полного сгорания 1 кг топлива составит:

или

Кажущаяся молекулярная масса воздуха равна 28,97. Следовательно .

Коэффициент избытка воздуха. В автомобильном двигателе в зависимости от типа смесеобразования, условий воспламенения и сгорания топлива и режима работы количество действительно потребляемого воздуха может быть больше теоретически необходимого для полного сгорания, равно ему или меньше.

Отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндр двигателя ( l в кг или L в кмоль) к количеству воздуха, теоретически необходимому для сгорания 1кг топлива, называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается через .

При смесь называют богатой; — нормальной или стехиометрической; — бедной. В бензиновых двигателях с воспламенением однородной смеси от искры и смешанным регулированием при полностью открытой дроссельной заслонке наибольшая экономичность и достаточно устойчивое протекание процесса сгорания достигается при . Максимальная мощность этих двигателей обеспечивается при некотором обогащении смеси (). Устойчивая работа двигателя на малых нагрузках и холостом ходу требует большого обогащения смеси. При из-за недостатка кислорода топливо не сгорает полностью, вследствие чего происходит неполное выделение теплоты при сгорании и в отработавших газах появляются продукты неполного окисления (СО, Н, СН4 и др.) В дизелях, в которых применяется качественное регулирование, коэффициент в зависимости от нагрузки меняется в широких пределах (от 5 и более при малой нагрузке до 1,4-1,25 при полной).

На рис. кривые зависимости коэффициента от нагрузки двигателя. Проф. Е.К. Мазинг предложил также оценивать состав топливовоздушной смеси величиной, названной им коэффициентом использования воздуха = .

Эту величину, поделенную на теоретически необходимое количество воздуха, часто используют при анализе рабочего процесса двигателя и называют топливовоздушным отношением.

Горючая смесь и состав продуктов сгорания при (полное сгорание)

В двигателе с искровым зажиганием воздух и топливо в виде горючей смеси поступают в цилиндр в процессе впуска. При полном сгорании 1 кг топлива общее количество горючей смеси (в кмоль), состоящей из паров топлива и воздуха, ; в дизеле ; для газообразного топлива — ; для любого топлива масса смеси (в кг) — Это масса свежего заряда.

При полном сгорании жидкого топлива продукты сгорания состоят из образовавшихся в результате реакции углекислого газа, водяного пара, избыточного кислорода и азота. Общее количество продуктов сгорания (в кмоль), отнесенное к 1 кг топлива,

Приращение количества продуктов сгорания в кмоль равно . Для карбюраторных двигателей при полном сгорании ; при неполном сгорании ; для дизелей —

Приращение показывает, что при сгорании жидких топлив объем продуктов сгорания увеличивается по сравнению с объемом горючей смеси. Это изменение объема означает, что в процессе сгорания образующиеся газы производят полезную работу. Изменение объема при сгорании принято оценивать теоретическим коэффициентом молекулярного изменения свежей смеси:

Качество топлива определяется теплотой сгорания (Кдж/кг, Кдж/кмоль). При сжигании порции топлива образуется углекислый газ и водяной пар. Определяют в калометрической установке все выделившееся тепло это высшая теплота сгорания Нo. В ДВС не происходит конденсации паров воды (тепло удаляется вместе с отработавшими газами), поэтому расчеты целесообразно вести по низшей теплоте сгорания Нu. Если известна высшая теплота сгорания, то низшую подсчитывают по приближенной формуле:

где rв приближенное для технических расчетов значение скрытой теплоты парообразования 1 кг воды, rв=2,512х106 дж/кг; 9Н количество водяного пара, образующегося при сгорании Н кг водорода в 1 кг топлива; W количество влаги, содержащейся в 1 кг топлива.

refleader.ru

Рабочее тело поршневых ДВС — Энциклопедия по машиностроению XXL

Рабочее тело (энергоноситель) ДВС — это теплоноситель (газ), посредством которого в двигателе совершается механическая работа. Рабочее тело образуется в результате сгорания топлива. В связи с возвратно-поступательным движением поршня сгорание топлива в поршневых двигателях возможно лишь последовательными порциями, причем сгоранию каждой порции топлива должен предшествовать ряд подготовительных процессов. [c.132]
Основными термодинамическими признаками различия поршневых ДВС и газотурбинных двигателей — ГТУ и РД являются особенности осуществления, в них круговых процессов. В поршневых двигателях основные процессы цикла (сжатие подвод теплоты, расширение) последовательно происходят в одном и том же замкнутом пространстве (система цилиндр — поршень), а в газотурбинных двигателях те же процессы непрерывно осуществляются в потоке рабочего тела, проходящего через отдельные последовательно расположенные элементы двигателя (компрессор, камера сгорания, турбина). [c.132]

Важнейшей характеристикой поршневых ДВС является степень сжатия, равная отношению удельных (или полных) объемов рабочего тела до и после сжатия = ь 1ь 2 = [c.141]

Комбинированный ДВС (рис. 5.2) включает поршневую часть 1, несколько компрессоров 3 и газовых турбин 2, а также устройства 4 для подвода и отвода теплоты, объединенные между собой общим рабочим телом. В качестве поршневой части комбинированного двигателя используется поршневой ДВС. [c.220]

Анализ круговых процессов (см. гл. 6) показывает, что термический КПД цикла — основная характеристика экономичности двигателя—тем выше, чем выше температура рабочего тела в цикле. Поэтому в качестве рабочего тела в двигателе используются продукты сгорания, получающиеся при сжигании жидкого или газообразного топлива, поскольку они позволяют получить весьма высокие температуры в цикле двигателя. Топливо обычно сжигается в цилиндрах двигателя, где возвратно-поступательно движется поршень. Такие двигатели и называются — поршневыми двигателями внутреннего сгорания, или, как принято говорить, ДВС. Следует заметить, [c.126]

Задачей теплового расчета поршневых ДВС являются определение параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла, нахождение среднего индикаторного давления, определение основных размеров и показателей экономичности. [c.254]

Двигателями внутреннего сгорания (ДВС) называются поршневые тепловые машины, предназначенные для преобразования тепловой энергии топлива, сгорающего внутри рабочего цилиндра, в механическую. Двигатели внутреннего сгорания нашли широкое применение на судах речного и морского флота, в авиации, на железнодорожном транспорте, в сельском хозяйстве и др. Под теоретическим циклом ДВС понимают замкнутый процесс изменения состояния рабочего тела, в результате которого происходит превращение тепловой энергии в механическую. Для термодинамического анализа циклов ДВС в качестве рабочего тела принимают идеальный газ, количество которого в любой момент остается постоянным, а все процессы цикла обратимыми. Циклы ДВС различают по характерному признаку процесса, в течение которого к рабочему телу подводится тепло цикл с подводом тепла при [c.175]

Интеграл источника Ау будет определяться конкретными условиями протекания процесса (например, сжатие или расширение паровоздушной смеси с одновременным испарением или конденсацией, сжатие рабочего тела в поршневых ДВС при впрыске топлива и т.д.). Используя полученные соотношения, проанализируем характер изменения температуры рабочего тела для ряда случаев. [c.97]

В реальных поршневых ДВС максимальное давление рабочего тела в цилиндре в процессе сгорания не превышает 10 МПа, максимальная степень сжатия не превышает 25. Для уменьшения максимального давления в цикле подвод теплоты осуществляется не по изотерме 7 i = idem (см. рис. 10.1, линия аЬ), а по изохоре аф или по изобаре аай. Для уменьшения степени сжатия в цикле отвод теплоты в реальных ДВС осуществляют не по изотерме 72 = idem (см, рис. 10.1, линия d), н по изохоре id. [c.134]

Двухтактный ДВС совместно с поршневым компрессором образуют так называемый свободнопоршневой генератор газа (СПГГ), который снабжает турбину рабочим телом (газом) сравнительно [c.19]

Привод(ы) (F 02 [(генераторов электрической энергии в системах зажигания D 1/06 В 61/00-67/00 нагнетателей В 39/(02-12) распределителей и прерывателей в системах зажигания Р 7/10) ДВС роторов газотурбинных установок С 7/(268-277)] В 66 (грейферов С 3/06-3/10, 3/12 грузоподъемных элементов автопогрузчиков F 9/20-9/24 домкратов (F 3/02, 3/24-3/42 передвижных F 5/02-5/04) канатных, тросовых и ценных лебедок D 1/02-1/24 подъемников в жилых зданиях и сооружениях В 11 /(04-08) рудничных подъемных устройств В 15/08 для талей, полиспастов и т. п. D 3/12-3/16) грохотов и сит В 07 В 1/42-1/44 В 66 (лебедок D 3/20-3/22 подвесных тележек подъемных кранов С 11/(16-24)) В 61 тормозных башмаков и сигнальных устройств L 5/00-7/10, 11/(00-08), 19/(00-16) в канатных дорогах В 12/10 шлагбаумов L 29/(08-22)) клапанов (аэростатов и дирижаблей В 64 В 1/64 F 16 (в водоотводчиках, конденсационных горшках и т. п. Т 1/40-1/42 вообще К) силовых машин или двигателей с изменяемым распределением потока рабочею тела F 01 L 15/00-35/00) для ковочных молотов В 21 J 7/20-7/46 колосниковых решеток F 23 Н 11/20 машин для резки, перфорирования, пробивки, вырубки и т. п. разделения материалов В 26 D 5/00-5/42 В 23 (металлообрабатывающих станков G 5/00-5/58 ножниц для резки металла D 15/(12-14)) F 04 В (насосов (гидравлические 9/08-9/10 механические 9/02-9/06 паровые и пневматические 9/12) органов распределения в компрессорах объемного вытеснения 39/08) (несущих винтов вертолетов 27/(12-18) новерхноетей управления (предкрылков, закрылков, тормозных щитков и интерцепторов) самолетов 13/(00-50) гпасси самолетов и т.п. 25/(18-30)) В 64 С для отстойников В 01 D 21/20 переносных инструментов ударного действия В 25 D 9/06-9/12 пневматические F 15 В 15/00 В 24 В (полировальных 47/(00-28) шлифовальных 47/(00-28)) устройств поршневых смазочных насосов F 16 N 13/(06-18)J Привод(ы) F 01 [распределительных клапанов (L 1/02-1/10, 1/26, 9/00-9/04, 31/(00-24) пемеханические L 9/00-9/04) ручных инструментов, использование машин и двигагелей специального назначения для этой цели С 13/02] регулируемых лопастей [(воздушных винтов 11/(32-44) несущих винтов [c.150]

Регулирование [ [двигателей объемного вытеснения В 25/(00-14) (паросиловых К 7/(04, 08, 14, 20, 28) паротурбинных К 7/(20, 24, 28)> установок-, распределителышх клапанов двигателей с изменяемым распределением L 31/(20, 24) турбин путем изменения расхода рабочего тела D 17/(00-26)] F 01 движения изделий на металлорежущих станках, устройства В 23 Q 16/(00-12) F 04 [диффузионных насосов F 9/08 компрессоров и вентиляторов D 27/(00-02) насосов газотурбинных установках С 7/057 зажигания ДВС Р 5/00-9/00 подогрева рабочего тела в турбореактивных двигателях К 3/08 реверсивных двигателей D 27/(00-02) (теплового расширения поршней F 3/02-3/08 топливных насосов М 59/(20-36), D 1/00) ДВС] зазоров [в зубчатых передачах Н 55/(18-20, 24, 28) в муфтах сцепления D 13/75 в опорных устройствах С 29/12 в подшипниках коленчатых валов и шатунов С 9/(03, 06))] F 16 (клепальных машин 15/28 ковочных (молотов 7/46 прессов 9/20)) В 21 J количества (отпускаемой жидкости при ее переливании из складских резервуаров в переносные сосуды В 67 D 5/08-5/30 подаваемого материала в тару при упаковке В 65 В 3/26-3/36) конденсаторов F 28 В 11/00 G 05 D [.Mex t-нических (колебаний 19/(00-02) усилий 15/00) температуры 23/(00-32) химических н физико-химических переменных величин 21/(00-02)] нагрузки на колеса или рессоры ж.-д. транспортных средств В 61 F 5/36 параметров осушающего воздуха и газов в устройствах для сушки F 26 В 21/(00-14) парогенераторов F 22 В 35/(00-18) подачи газообразного топлива F 23 D 14/60 изделий к машинам или станкам В 65 Н 7/00-7/20 питательной воды в паровых котлах F 22 D 5/00-5/36 текучих веществ в разбрызгивающих системах В 05 В 12/(00-14)) [c.162]

Тепловые поршневые машины, использующие в качестве рабочих тел продукты сгорания >кид1 их и газообразных топлив, сжигаемых внутри цилиндра, называются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). При исследовании циклов ДВС вводится ряд упрощений, реальные процессы заменяются более или менее тождественными термодинамическими процессами. [c.75]

При термодинамическом исследовании циклов ГТУ, так же как и при изучении циклов поршневых ДВС, реальные процессы идеализируются и заменяются теоретическими обратимыми процессами. Процесс горения топлива заменяется изобарным или изохорным процессом подвода теплоты, которое эквивалентно теплоте, выделяемой при сгорании топлива удаление газов из турбины заменяется изобарным процессом отвода теплоты холодному источнику количество рабочего тела в цикле остается постоянным, равным 1 кг, следовательно, цикл считается замкнутым. [c.85]

Газотурбинной установкой принято называть такой двигатель, где в качестве рабочего тела используется неконденсируюшийся газ (воздух, продукты сгорания топлива), а в качестве тягового двигателя применяется газовая турбина. Термин турбина происходит от латинского слова turbo — волчок. В отличие от поршневых ДВС, где процессы сжатия, подвода тепла и расширения осуществляются в одном и том же цилиндре, в газотурбинных установках эти процессы происходят в различ- [c.133]

В книге приведены краткие теоретические сведения по идеализированным циклам ДВС, даны методические указания по расчету идеализированного цикла поршневого две со смешанным процессом подвода тепловой энергаи к рабочему телу. Приводится большое количество вариантов заданий для расчета идеализирюванных циклов поршневых ДВС. В качестве примера выполнен расчет одного из вариантов идеализированного цикла с использованием математического пакета Math ad-8 (2000). [c.573]

mash-xxl.info

Рабочее тело. Основные параметры состояния.

Предметом технической термодинамики является главным образом изучение процессов взаимного преобразования теплоты и работы в различных тепловых машинах. В тепловых двигателях преобразование теплоты в работу осуществляется при помощи так называемого рабочего тела. Рабочее тело — газообразное, жидкое или плазменное вещество, с помощью которого осуществляется преобразование какой-либо энергии при получении механической работы, холода, теплоты.

Например, в ДВС, а также в газотурбинных установках рассматриваются процессы, в которых рабочим телом является газ. В паровых двигателях рабочим телом является пар, легко переходящий из парообразного состояния в жидкое и, наоборот, из жидкого в парообразное.

Физическое состояние тела вполне определяется некоторыми величинами, характеризующими данное состояние, которые в термодинамике называются параметрами состояния. Параметры состояния взаимно связаны, и любые из них можно рассматривать в качестве основных, а другие — в качестве производных. В технической термодинамике в качестве основных принято три параметра: удельный объем, абсолютная температура и абсолютное давление, которые связаны между собой вполне определенными математическими зависимостями.

У д е л ь н ы й о б ъ е м. Удельный объем v — это объем, занимаемый единицей массы рабочего тела. Если V — полный объем, занимаемый рабочим телом в м ³, m — его масса в кг, то

[м³/кг] (1.1)

Плотность тела определяется как масса единицы объема

[кг/м³]. (1.2)

Удельный объем есть величина, обратная плотности, т.е.

(1.3)

Т е м п е р а т у р а. Температура, характеризуя степень нагретости тела, представляет собой меру средней кинетической энергии поступательного движения его молекул, т.е. температура характеризует среднюю интенсивность движения молекул, и, чем больше эта средняя скорость движения молекул, тем выше температура тела. Понятие температуры не может быть применено к одной или нескольким молекулам. Если два тела с различными средними кинетическими энергиями движения молекул привести в соприкосновение, то тело с большей кинетической энергией молекул /с большей температурой/ будет отдавать энергию телу с меньшей средней кинетической энергией молекул /с меньшей температурой/, и этот процесс будет протекать до тех пор, пока средние кинетические энергии молекул обоих тел не сравняются, т.е. не выровняются температуры обоих тел. Такое состояние двух тел называется тепловым равновесием.

В технике для измерения температур используют различные свойства тел: расширение тел от нагревания в жидкостных термометрах; изменение электрического сопротивления проводника при нагревании в термометрах сопротивления; изменение электродвижущей силы в цепи термопары при нагревании или охлаждении ее спая и др.

Параметром состояния рабочего тела является абсолютная температура, измеряемая в градусах Кельвина /К/. Между температурами, выраженными в градусах Кельвина и Цельсия, имеется следующая связь:

T = t + 273,15 (1.4)

Абсолютная температура — величина всегда положительная, т.к. в данном случае отсчет температуры ведется по шкале, характеризуемой тем, что нулевая точка этой шкалы представляет собой наинизшую термодинамически возможную температуру. Эта точка называется абсолютным нулем.

Д а в л е н и е. Давление с точки зрения молекулярно-кинетической теории есть средний результат ударов молекул газа, находящихся в непрерывном хаотическом движении, о стенки сосуда, в котором заключен газ, и представляет собой нормальную составляющую силы, действующей на единицу поверхности.

Различают абсолютное, избыточное, барометрическое /атмосферное/ и вакуумметрическое давления. Термодинамическим параметром состояния является только абсолютное давление. Абсолютное давление — это полное давление, производимое паром или газом.

Пусть к сосуду, в котором находится, например, газ, подсоединен манометр /прибор для измерения давления/. Когда давление газа равно давлению внешней среды, т.е. барометрическому давлению , то стрелка манометра находится на нуле шкалы. Когда же давление газа превышает барометрическое, стрелка отклоняется, показывая избыток давления газа над барометрическим, т.е. избыточное давление (рис. 1.1). Таким образом,

Р_а = Р_изб + Р_б.(1.5)

Если абсолютное давление Р_а меньше барометрического Р_б, то величина Н, показывающая на сколько Р_а меньше Р_б, называется разрежением или вакуумом.

Н=Р_вак= Р_б—Р_а; Р_а = Р_б— Н. (1.6)

Избыточное давление измеряется манометром, а разрежение — вакуумметром.

Давление в системе СИ измеряется в паскалях:

1Па = 1Н/м² = 10^-3кПа = 10^-6МПа.

В технических расчетах пользуются иногда внесистемной единицей — баром: 1 бар = 10⁵Па.

Рис.1.1. К измерению давления

studfile.net

РАБОЧЕЕ ТЕЛО — это… Что такое РАБОЧЕЕ ТЕЛО?

Рабочее тело — вещество, изменение параметров и физико химического состояния которого, происходящее в элементах двигателя (компрессор, камера сгорания, турбина, входное и выходное устройства и др.) и в процессах, составляющих термодинамический цикл двигателя,… … Энциклопедия техники

рабочее тело — Газообразное или жидкое вещество, с помощью которого осуществляется преобразование какой либо энергии при получении холода, тепла или механической работы [ГОСТ 26883 86] Тематики внешние воздействующие факторы Обобщающие термины ВВФ специальных… … Справочник технического переводчика

РАБОЧЕЕ ТЕЛО — газообразное или жидкое вещество, с помощью которого в машинах осуществляются преобразования энергии, получение работы, теплоты или холода. В качестве Р. т. используют: водяной пар в паровых турбинах, воздух в воздушно реактивных двигателях,… … Большая политехническая энциклопедия

Рабочее тело — 38. Рабочее тело Газообразное или жидкое вещество, с помощью которого осуществляется преобразование какой либо энергии при получении холода, тепла или механической работы Источник: ГОСТ 26883 86: Внешние воздействующие факторы. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Рабочее тело — в теплотехнике и термодинамике условное несменяемое материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических разработках рабочее… … Википедия

рабочее тело — газообразное или жидкое вещество, с помощью которого какая либо энергия преобразуется в механическую работу, холод, теплоту. Наиболее распространённые рабочие тела: водный пар в паровых турбинах, продукты сгорания органического топлива в… … Энциклопедический словарь

рабочее тело — рабочая среда; рабочее тело Проводящая среда, движущаяся через МГД устройство, в котором она взаимодействует с магнитным полем То из участвующих в термодинамическом процессе тел, посредством которого осуществляется преобразование теплоты в работу … Политехнический терминологический толковый словарь

рабочее тело — darbinė medžiaga statusas T sritis chemija apibrėžtis Skystis arba dujos, naudojami mašinoje vienai energijos rūšiai pakeisti kita. atitikmenys: angl. working medium rus. рабочее тело … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

рабочее тело — darbinė medžiaga statusas T sritis Energetika apibrėžtis Medžiaga, naudojama šiluminei energijai versti mechanine, taikant kūnų šiluminio plėtimosi savybę. atitikmenys: angl. working fluid; working substance vok. Arbeitmittel, n rus. рабочее тело … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Рабочее тело — газообразное или жидкое вещество, с помощью которого осуществляется преобразование какой либо энергии при получении механической работы (в двигателях (См. Двигатель)), холода (в холодильных машинах (См. Холодильная машина)), теплоты (в… … Большая советская энциклопедия

dic.academic.ru