Горение и термодинамические процессы в двигателях

ГОРЕНИЕ И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ДВИГАТЕЛЯХ [c.368]

Проблема Горение и термодинамические процессы в двигателях по содержанию затрагиваемых вопросов относится к одному из основных научных направлений Проблемы энергетики . [c.368]

Записка Горение и термодинамические процессы в двигателях составлена под непосредственным руководством Б. С. Стечкина. В ней изложена и обоснована широкая программа научных исследований по рассматриваемой проблеме. Несмотря на то, что с момента составления записки прошло более 15 лет, большинство ее аспектов до сих пор является актуальным. [c.401]

В первой части учебника излагаются основные законы термодинамики, термодинамические процессы, реальные газы и пары, рассматриваются циклы двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок и реактивных двигателей даются основные положения химической термодинамики, необходимые для построения теории горения. [c.3]

В соответствии с потребностями развития двигателей и топлив, можно полагать, что проблемные исследования термодинамических процессов и горение в двигателях, определяюш,их дальнейший прогресс их развития. [c.162]

В соответствии с потребностями развития двигателей и топлив можно полагать, что проблемные исследования термодинамических процессов и горения в двигателях, определяющие дальнейший прогресс их развития, должны быть направлены на а) изучение природы основных физико-химических явлений, лимитирующих форсировку или определяющих эффективность сжигания топлива в двигателях б) выяснение роли химических и физических свойств топлив и вытекающие отсюда принципы отбора топлив (в том числе новых типов) в) изыскание новых научно обоснованных методов организации процессов сгорания, направленных на дальнейшее улучшение качеств двигателей. [c.370]

На рис. 80 показаны схема устройства двигателя и его индикаторная диаграмма, т. е. графическое изображение зависимости давления в цилиндре р н м от хода поршня или от объема цилиндра V. 4 . Различают теоретическую и действительную индикаторные диаграммы. Индикаторной диаграммой весьма наглядно представляется рабочий цикл двигателя, т. е. некоторое вполне закономерное чередование различных процессов, протекающих в рабочем объеме его цилиндра за один или два оборота вала. При этом следует иметь в виду, что в число процессов, составляющих рабочий цикл реального двигателя, входят процессы, в течение которых количество рабочего тела меняется (впуск и выпуск), а также процессы изменения химического состава вещества (горение). Поэтому рабочий цикл двигателя не следует смешивать с термодинамическим циклом, характеризуемым постоянным количеством вещества не изменяющегося химического состава. [c.134]

Идеализируя рабочий цикл как двухтактных, так и четырехтактных карбюраторных двигателей, т. е. двигателей быстрого сгорания, получают термодинамический цикл, называемый часто циклом Отто (рис. 8.4,а). В этом цикле процесс сжатия рабочей смеси происходит по адиабате /—2. Изохора 2—3 соответствует горению топлива, воспламененного от электрической искры, и подводу теплоты рь Рабочий ход, осуществляемый при адиабатном расширении продуктов сгорания, изображен линией 3—4. Отвод теплоты Ц2 осуществляется по изо-хоре 4—/, соответствующей в четырехтактных двигате- [c.197]

Хотя двигатели внутреннего сгорания и не работают по замкнутому круговому процессу, все же их циклы условно считают круговыми обратимыми циклами и для изучения процессов превращения в них теплоты в работу, а также для выявления экономичности двигателей пользуются тем же термодинамическим методом исследования, какой применялся для изучения ранее рассмотренных циклов. Применяя этот метод к циклам двигателей внутреннего сгорания, процессы горения топлива рассматривают как процессы подвода к газу теплоты для превращения ее в работу Л/ и определяют теоретическое максимально возможное значение Получаемая [c.158]

В гл. VI было показано, что термодинамическая и газодинамическая картина процесса сгорания в ЖРД аналогична сгоранию в детонационной волне и изображается нижней ветвью адиабаты Гюгонио. На ней лежат термодинамически реальные стационарные режимы горения, определяемые газодинамическими состояниями потока в камере двигателя. [c.165]

Работу ракетного двигателя можно представить в виде последовательности квазиравновесных процессов, таких как нагревание топлива, его горение, расширение продуктов сгорания до давления истечения из сопла. Особенность их состоит в зависимости химического состава продуктов сгорания от условий проведения процесса. Термодинамика позволяет рассчитать равновесный молекулярный состав газов на каждом из этапов работы двигателя, если известны необходимые свойства исходных веществ и продуктов сгорания. В итоге удается отделить термодинамические задачи от газодинамических и оценить удельную тягу двигателя при заданном топливе или, не прибегая к прямому эксперименту, подобрать горючее и окислитель, обеспечивающие необходимые характеристики двигателя. Другой пример — расчет электропроводности низкотемпературной газовой плазмы, являющейся рабочим телом в устройствах для магнитно-гидродинамического преобразования теплоты в работу. Электропроводность относится к числу важнейших характеристик плазмы она пропорциональна концентрации заряженных частиц, в основном электронов, и их подвижности. Концентрация частиц может сложным образом зависеть от ис- ходного элементного состава газа, температуры, давления и свойств компонентов, но для равновесной плазмы она строго рассчитывается методами термодинамики. Что касается подвижности частиц, то для ее нахождения надо использовать другие, нетермодипамические методы. Сочетание обоих подходов позволяет теоретически определить, какие легкоионизирующиеся вещества и в каких количествах следует добавить в плазму, чтобы обеспечить ее требуемую электропроводность. [c.167]

Изменение внутренней энергии в ходе химической реакции может проявляться только в виде теплоты или в виде работы. Так, результатом реакции гремучего газа после выравнивания температур будет отдача теплоты окружающей среде. Это термодинамический процесс. Если же эту реакцию осуществить в цилиндре двигателя, то водяной пар соверщит, воздействуя на порщень, определенную работу. Взяв состояние смеси до сгорания за начальное и состояние водяного пара после расширения в цилиндре за конечное, будем иметь дело с чисто термодинамическим процессом взаимодействия с окружающей средой. Таким образом, химическая реакция может рассматриваться как термодинамический процесс. Из химических процессов для авиационных специалистов наибольший интерес представляют реакции горения (процесс окисления топлив), ибо выделившаяся в процессе горения теплота в двигателях может быть преобразована в механическую работу. [c.192]

Одним из результатов работы, проведенной в конце 1960-х гг. американской Межведомственной комиссией по ракетным двигателям на химическом топливе RPG, стало признание того, что экономичность, устойчивость и работоспособность ЖРД взаимосвязаны. Такой вывод был сделан на основании анализа дробления, испарения и горения распыленного топлива, который стал отправной точкой для поиска технических решений в этих трех направлениях. В результате появилась возможность оптимизировать процесс выбора конструкторских решений, сократив тем самым период разработки и уменьшив массу двигателя. Большинство ЖРД, разработанных до 1970 г., создавались методом проб и ошибок. Случалось, что до нахождения оптимальной конструкции приходилось опробовать до 100 вариантов смесительной головки. Обычно лишь после достижения требуемого уровня экономичности и обеспечения устойчивой работы начинались поиски способов обеспечения требуемого ресурса. Поэтому разработанные ранее ЖРД (эксплуатация некоторых из них еш е продолжается) имели неоптимальное соотношение компонентов топлива, в них использовались специальные устройства для повышения устойчивости, а масса конструкции оказывалась завышенной. Маршевый двигатель ВКС Спейс Шаттл и экспериментальный ЖРД с кольцевой камерой сгорания и центральным телом стали первыми двигателями, разработанными с применением новых методов. Рабочие характеристики ЖРД определяются выбором установочных параметров, к которым относятся свойства компонентов топлива и технические требования к системе подачи топлива, смесительной головке и камере сгорания. Исходя из них, можно рассчитать полноту сгорания, удельный импульс, устойчивость горения и температуру стенки камеры. Достигнутый удельный импульс, как и для РДТТ, представляет собой разницу между термодинамическим потенциалом топлива и потерями, сопутст-вуюш.ими его реализации. Динамическая устойчивость определяется балансом между причинами, вызываюш ими внутрика- [c.164]

При ЭТОМ следует иметь в виду, что в число процессов, составляющих рабочий цикл реального двигателя, входят процессы, в течение которых количество рабочего тела меняется (впуск и выпуск), а также процессы изменения химического состава вещества (горение). Поэтому рабочий цикл двигателя не следует смешивать с термодинамическим циклом, характеризуемым постоянным количеством веш ества не пзменяюш егося химического состава. [c.171]

С термодинамической точки зрения в зависимости от характера процесса горения топлива они делятся йа двигатели с горением топлива при постоянном давлении р = onst) и на двигатели с горением топлива при постоянном объеме (У= onst). [c.82]

Работа двигателя протекает следующим образом процесс подвода теплоты а-Ь осуществляется в камере горения КГ. В камеру горения при помощи насосов НГ и НО нагнетаются жидкие горючее и окислитель, удельный объем капельных жидкостей практически не изменяется, поэтому термодинамического процеса сжатия нет на привод насосов расходуется очень маленькая доля рабоаы [c.141]

Камера сгорания этого двигателя в течение такта сжатия остается заполненной только воздухом. В определенный момент, когда воздух достаточно нагревается за счет сжатия, в камеру сгорания вспрыскивается топливо. Происходит спонтанное зажигание и поршень выталкивается вниз, выполняя рабочий такт. При запуске двигателя температура может оказаться слишком низкой для спонтанного зажигания. В этих случаях используется запальная свеча, показанная на рис. 4.8. Термодинамический дизельный цикл эквивалентен циклу Отто, за исключением того, что зажигание происходит за счет сжатия и условия, при которых происходит горение, другие. В теоретическом цикле Дизеля примем, что горение 1дет в изобарных условиях. На рис. 4.9 процесс Ь—с — сгорание, с—d — рабочий ход, а—е — выпуск, е—а —впуск воздуха. [c.67]

Если пренебречь объемами жидких топлива и окислителя и работой, затраченной на их подачу в камеру сгорания (работа насосов ТН ж ОН), то рабочий процесс жидкостного реактивного двигателя представится фигурой а12Ъа, где линия al соответствует процессу горения топлива, линия 1—2 — процессу расширения рабочего тела в сопле (теоретически это адиабата) линия 2Ь условно монч ет быть принята за линию процесса отдачи теплоты рабочим телом холодильникам. Если рабочий процесс заменить эквивалентным ему термодинамическим циклом, то его термический к. п. д. представится как отношение [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...