Особенности рабочего процесса газовых двигателей

Особенности рабочих процессов газовых двигателей [c.241]

Особенности рабочего процесса газовых двигателей [c.261]

Основными видами топлива, применяемыми для поршневых ДВС нефтяной и газовой промышленности, являются природный, попутный и сжиженный газы. Важнейшие особенности рабочего процесса газовых двигателей вытекают из сравнения физических свойств газообразных и жидких топлив (табл. 17.3). [c.262]

Особенности рабочего процесса газовых ДВС определяются видом применяемого топлива. Одним из характерных свойств газа является его высокая детонационная стойкость. Октановые числа газообразных топлив, определенных по моторному методу, находятся в пределах 80—110, что позволяет делать газовые ДВС с высокой степенью сжатия. Большинство горючих смесей газообразных топлив с воздухом имеют более низкую теплоту сгорания, чем горючие смеси жидких топлив с воздухом. Следствием этого является уменьшение мощности двигателя при его переводе на газообразное топливо. Для повышения мощности увеличивают степень сжатия, применяют наддув двигателей, увеличивают частоту вращения и т. д. Газообразное топливо с воздухом образует более равномерную горючую смесь, что создает возможность двигателям с принудительным воспламенением работать с более высоким коэффициентом избытка воздуха а = 1,1 ч-1,4. [c.243]

Важным параметром рабочего процесса газового двигателя является коэффициент избытка воздуха а. Зависимость индикаторного к. п. д. двигателя от коэффициента а очень хорошо отражает ряд специфических особенностей исследуемого топлива и поэтому относится к основным моторным характеристикам. [c.276]

В соответствии с рабочим процессом газотурбинного двигателя турбинные лопатки омываются высокоскоростным газовым потоком. Теплообмен между турбинной лопаткой и газом имеет ряд особенностей. Турбинные лопатки образуют серию криволинейных каналов (решетки) изменяющегося поперечного сечения (рис. 10.5). [c.386]

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]

При рассмотрении параметров и элементов газотурбинного наддува дизелей (см. главу I, п. 4) были изложены особенности рабочего процесса и характеристики турбинной ступени, или, как говорят, одноступенчатой газовой турбины. В системах наддува такие простейшие конструкции получили преимущественное распространение, так как не предъявляется достаточно высоких требований к уровню к. п. д. газовых турбин, утилизирующих энергию выпускных газов дизеля. В газотурбинных установках газовая турбина — основной элемент двигателя, и уровень ее экономичности является определяющей величиной. Поэтому большей частью используются реактивные многоступенчатые турбины, которые представляют собой последовательное соединение ряда ступеней. [c.357]

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]

Основные понятия. В современной технике все большее распространение получают машины, аппараты и приборы, в которых совершение механической работы связано с преобразованием потенциальной энергии (энергии давления) газа или пара в кинетическую энергию потока (струи) рабочего тела. Изучение рабочих процессов устройств, основанных на использовании кинетической энергии потока, приобретает все большее значение, особенно в связи с развитием современной теплоэнергетики (паровые и газовые турбины), ракетной техники и реактивных двигателей, химической промышленности (инжекторы, форсунки, горелки н пр.) и холодильной техники. [c.6]

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]

Наиболее существенной особенностью технической работы является то, что её величина, как видно из выражения (86), прямо пропорциональна начальной температуре газа (при одном и том же отношении значений полного давления техническая работа, приходящаяся на 1 кг газа, изменяется в зависимости от температуры газа перед машиной). 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 потом расширяется. В соответствии с изложенным работа, затраченная при сжатии холодного газа, меньше работы, которую он про изведёт после подогрева при расширении до первоначального давления. Из разности этих работ, собственно говоря, и получается полезная работа, совершаемая двигателем внутреннего сгорания. [c.33]

В разделах Котельные установки , Тепловые двигатели , Теплосиловые установки авторы наряду с изложением общей теории рабочего процесса дали расчетные соотношения, характеризующие особенности эксплуатации машин, аппаратов и установок, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. При изложении этих разделов авторы опирались на свои научные разработки и учитывали достижения науки и техники на данном этапе развития. [c.4]

Кроме того, наличие длинного трубопровода между двигателем и глушителем вследствие увеличения инерции газового столба большой длины ведет к ухудшению некоторых параметров рабочего процесса двигателя поэтому расположение одного глушителя вблизи конца выпускного трубопровода (в особенности в двигателях с небольшим перекрытием клапанов) является наиболее нецелесообразным, так как при этом работа двигателя сопровождается гудением и треском. [c.278]

Возможности повышения топливной экономичности двигателей при использовании газового топлива основываются на смещении предела эффективного обеднения рабочей смеси в сторону более бедных составов. За счет этого повышается термодинамический к. п. д. двигателя и его топливная экономичность. Смещение предела эффективного обеднения имеет еще большее значение для экологических показателей двигателя. Газовое топливо (наиболее перспективен в этом смысле сжатый природный газ) допускает устойчивую работу двигателя на столь бедных смесях, что образование токсичных веществ оказывается подавленным. Продукты неполного сгорания (СО) не образуются вследствие большого избытка воздуха, а окислы азота — вследствие низких температур процесса. Конечно, сильное обеднение смеси приводит к потере мощности, которую необходимо компенсировать дополнительной форсировкой рабочего процесса. Наглядно эти особенности иллюстрируются диаграммой (рис. 24). [c.79]

Отличительной особенностью процесса при применении газов без разбавителей является большое выделение в рабочем объёме печи сажистого углерода. Для устранения вредного влияния сажистого углерода на процесс взаимодействия активных газов (СН4 и СО) с поверхностью цементуемых деталей применяется или циркуляция газов в рабочем объёме (муфеле) печи (шахтные печи), или перемещение самих деталей (печи с вращающейся ретортой). Широко распространён в практике процесс цементации в шахтных вертикальных печах в применении к шестерням, распределительным валикам двигателей и т. п. В качестве газового карбюризатора в СССР используются бензол, керосин, саратовский газ. Печи с вращающейся ретортой применяются для цементации мелких деталей простой конфигурации — шайб, болтов, шпилек и т. п. [c.520]

Из всех деталей газораспределения клапаны, особенно выпускные, работают в наиболее тяжелых условиях. Обращенная к камере сгорания поверхность головки клапана соприкасается с горячими газами, температура которых в процессе сгорания достигает 2000—2500° С. Выпускной клапан особенно сильно нагревается в течение выпуска, когда головка его со всех сторон омывается проходящими с большой скоростью отработавшими газами при температуре 900—1100° С. Высокая температура нагрева клапанов может ухудшить механические качества материала, вызвать заедание стержней в направляющих втулках, коробление головки и вследствие этого неплотное прилегание ее к гнезду. Сильно разогретый выпускной клапан в карбюраторном двигателе может быть источником возникновения детонации. Кроме того, газы, соприкасаясь с раскаленными поверхностями клапанов, вызывают окисление материала и образование окалины (так называемой газовой коррозии). Окисление и ухудшение механических качеств материала могут привести к быстрому износу рабочей поверхности клапанов и нарушению герметичности цилиндров. [c.157]

Основными источниками ошибок при газовом анализе являются погрешности, связанные с отбором и анализом проб газа. Так, при отборе газа стробоскопическим методом (в одном месте, малыми порциями, за большое число циклов) возможны ошибки, обусловленные местным составом газа, отличающимся от основного состава, заполняющего исследуемый объем. При отборе большой порции газа, но за один рабочий цикл, практически затруднительно быстро охладить газ и тем самым предупредить нежелательные реакции во взятой пробе с последующим изменением состава. Проба газа, взятая в течение одного цикла, может отличаться по составу от проб, взятых в соседних циклах, так как в силу особенностей рабочего процесса СПГГ отдельные циклы отличаются между собой больше, чем, например, в двигателях внутреннего сгорания. [c.110]

Двигатели выполняются с высоконапорными одновальными или двухвальными компрессорами, имеющими малое число ступеней с регулируемыми направляющими аппаратами нескольких ступеней, и с эффективными охлаждаемыми турбинами. Наиболее современные двигатели имеют пять опор роторов при двухвальной схеме. Эти ДТРДФ выполнены по схеме со смешением воздушного и газового потоков и форсированием после смешения. Сочетание этих особенностей с высокими параметрами рабочего процесса вместе с оптимизацией конструктивно-технологических решений обеспечивают чрезвычайно малую удельную массу двигателей (-сдв = 0,0135ч-0,012 кг/Н). [c.22]

Ряд особенностей, свойственных СПГГ, могут облегчить его перевод нз газ. Так, например, потери газа, неизбежные в двухтактном двигателе с прямоточной продувкой и внешним смесеобразованием, могут быть значительно уменьшены с помощью камеры дожигания, расположенной перед газовой турбиной. Возможность столь простого решения проблемы эффективного сжигания газообразного топлива по двухтактному циклу возникает благодаря специфике рабочего процесса комбинированной установки. [c.282]

Рабочий процесс в воздушно-реактивных двигателях происходит непрерывно в потоке воздуха и газа. При установившемся режиме процессы испарения топлива, смесеобразования и горения топливовоздушной смеси происходят одновременно, испарение и смесеобразование не заканчиваются к моменту поджигания смеси факелом пламени и практически продолжаются в зоне горения. Фронт пламени в камере сгорания должен быть устойчивым на всех режимах работы двигателя. Затухание и срыв пламени могут произойти при чрезмерном обеднении или обогащении рабочей смеси, или же когда скорость газового потока превьппает скорость распространения фронта пламени. Исходя из особенностей эксплуатации летательных аппаратов и условий рабочего процесса воздушно-реактивных двигателей, для обеспечения надежной и безотказной работы двигателей на всех режимах реактивные топлива должны [c.37]

В отношении эксплуатационной экономичности положение обоих видов двигателей также различно. Экономичность газовых турбин в настоящее время ниже, чем у паровых турбин, но, 1как уже было отмечено, к. п. д цикла, по которому работает двигатель, определяется среди других факторов начальными и конечными параметрами ра(бочего тела. Паровые турбины и в этом отношении подошли к своим предельным возможностям. Особенности технологического процесса работы газовой турбины позволяют повышать начальную температуру рабочего тела с введением охлаждения тех деталей, которые работают в области высоких температур. Научно-исследовательские институты работают над решением проблемы высокотемпературной газовой турбины. [c.162]

Различие по методу воспламенения рабочей смеси является важнейшим, так как оно обусловливает особенности протекания рабочего процесса двигателя и влияет на основные параметры и показатели. По методу воспламенения различают газовые двигатели трех типов с искровым, форкамерно-факельным, зажиганием и зажиганием от запальной дозы дизельного топлива (газодизельный процесс). [c.113]

Для возможности реализации идеи конвертирования высокооборотных дизельных двигателей малой мощности в газовые были предприняты обширные исследования особенностей протекания рабочего процесса двигателя при использовании газового топлива. Исследованиями установлено, что в силу специфических свойств метана, топлива, в которых он составляет основу горючей части, позволяют оригинальным образом организовать рабочий процесс, что обеспечивает, как относительно простую конвертацию дизельного двигателя, так и высокие топ-ливно-экономические и экологические показатели газового двигателя. Как отмечалось применению природного газа как моторного топлива свойственен ряд преимуществ, отличающих его от других видов углеводородных топлив. К ним относятся высокая детонационная стойкость (на 20 пунктов превышающая стойкость лучших сортов автомобильных бензинов) [c.157]

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]

Важнейшей особенностью работы конструктивных элементов является циклический характер температурного поля, определяемый режимом работы изделия. Например, за двухчасовой полетный цикл транспортного газотурбинного двигателя (ГТД) температура выходной кромки лопатки существенно изменяется, при этом довольно значительно меняются и скорости нагрева при выходе на полетный режим [25]. Значительная неравномерность температурного поля свойственна охлаждаемым рабочим лапатка(М газовой турбины [71]. Менее опасные сочетания температур t и напряжений а реализуются в турбинном диске [71], однако для них свойственны высокие уровни температур и значительные градиенты. Из приведенных данных видно, что для температурного цикла нагрева элемента характерно чередование нестационарных и стационарных участков, причем последние занимают значительное время цикла. Высокие уровни температур, циклический характер температурного воздействия, чередование нестационарных и стационарных режимов создают е материале особые условия работы высокую термомеханическую напряженность, больщие уровни термических напряжений. Все это обусловливает в большинстве случаев работу материала конструктивного элемента за пределами упругости в наиболее напряженных точках наблюдается процесс циклического упругопластического деформирования, приводяший материал к разрушению за ограниченное число циклов (Ю —10 ). [c.8]

Многие области техники используют достижения механики жидкости к газа. Авиация и кораблестроение, основными проблемами которых являются скорость, устойчивость и управляемость самолета, ходкость, устойчивость и управляемость судна, неразрывно связаны с аэродинамикой и гидродинамикой. Такая смежная с авиацией отрасль техники, как реактивная техника, не только использовала достижения предыдущей эпохи, но и поставила, главным образом, перед газовой динамикой, ряд новых задач, послуживших дальнейшему значительному развитию этой сравнительно молодой отрасли механики жидкости и газа. Так, например, конкретная задача о возвращении космического корабля или баллистической ракеты на землю через плотные слои атмосферы вызвала к жизни многочисленные исследования по борьбе с разогревом поверхности твердого тела за счет тепла, возникающего при диссипации механичес ой энергии потока вблизи поверхности тела (в пограничном слое), с плавлением или сублимацией (непосредственным испарением твердой поверхности без прохождения процесса предварительного оплавления) поверхности корпуса ракеты. Совокупность этих и многих других близких задач привела к образованию нового раздела механики жидкости и газа — аэротермодинамики. Отметим еще важное значение гидроаэродинамики и газодинамики в турбостроении и двигателестрое-НИИ, особенно в создании реактивных и ракетных двигателей. Проточные части гидротурбины, паровой и газовой турбин, реактивного двигателя, компрессора или насоса представляют собой сложные конструкции, состоящие из ряда неподвижных (направляющие аппараты) и подвижных (рабочие колеса) лопастных систем. При вращении рабочих колес составляющие их лопатки обтекаются с большими относительными скоростями водой, газом или паром. От правильного гидродинамического расчета формы профилей и конструкции лопаток рабочих колес зависит достижение требуемой мощности машины, ее высокого коэффициента полезного действия. Надо также уметь рассчитывать и лопастные направляющие аппараты водяной, воздушной или газовой 1урбины, улучшать и другие элементы проточной асти, от гидроаэродинамического совершенства которых зависит качество турбины в целом. [c.16]

Осуш,ествить непрерывное расширение рабочего тела по адиабате гЬ " сначала в цилиндре поршневого двигателя (от г до Ь"), а затем в газовой турбине практически невозможно, так как процессы выпуска рабочего тела из цилиндра производятся периодически, в виде отдельных импульсов, а процессы течения газа в турбине — непрерывно. При периодическом истечении газов из цилиндра в турбину через выпускной трубопровод происходит расширение и торможение газового потока с переходом его кинетической энергии в тепловую. В результате этого давление в трубопроводе перед турбиной в значительной степени выравнивается, в особенности при выпуске газов из цилиндров многоцилиндрового двигателя в один обш,ий трубопровод, причем потеря располагаемой работы газов растет с увеличением объема между цилиндром и турбиной. Поэтому для осуществления цикла с продолженным расширением с использованием импульса давления (кинетической энергии газов, вытекающих из цилиндра) необходимы усложненные выпускные системы и газовые турбины, рассчитанные для работы при пульсирующей скорости потока газов. [c.12]

Важнейшая особенность всякого газового или воздушного цикла состоит в том, что во всех стадиях кругового процесса рабочее тело не изменяет одно-фазности состояния и притом является сжимаемым. Поэтому величина работы сжатия очень велика и соизмерима с работой расширения. Так, в тепловозном газотурбинном двигателе при умеренных термодинамических параметрах компрессор расходует 70—75% мощности, развиваемой турбиной, и только около 20—30% мощности полезно используется потребителем. [c.347]

Камера сгорания является элементом газотурбинного двигателя, в котором осуществляется подвод тепла сгоревшего топлива к рабочему телу — сжатому в компрессоре воздуху. Современные транспортные газотурбинные установки преимущественно используют жидкое топливо, и процесс сгорания в них протекает практически при постоянном давлении. Поэтому важнейшей особенностью и общим признаком является прямоточность камер сгорания, т. е. сжигание топлива непосредственно в потоке воздуха, движущемся от компрессора к газовой турбине. [c.365]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...