Термодинамика процесса сгорания в двигателях

Однако этим не исчерпываются сведения, которые можно получить на основании анализа данных индикаторной диаграммы. Специальной обработкой индикаторной диаграммы выявляется так называемая характеристика тепловыделения, по которой можно судить о динамике процесса сгорания, т. е. о развертывании процесса сгорания во времени и о тепловых потерях в течение процесса сгорания. Характеристика тепловыделения является одной из существенных сторон процесса сгорания в двигателях. В полном соответствии с положением о том, что сущность процессов не выступает на поверхности, а скрыта от прямого наблюдения, характеристика тепловыделения не может быть получена непосредственно из индикаторной диаграммы. Она получается только в результате математической обработки данных диаграммы с использованием основных законов термодинамики и механики. Поэтому характеристика тепловыделения является трудно определяемым показателем работы двигателя. Зато выявление этой характеристики означает более глубокую ступень исследования и совершенно необходимо для улучшения рабочего цикла двигателя. [c.222]

Дальнейшее развитие теории рабочих циклов двигателей внутреннего сгорания возможно только при условии, если производить расчет переменного давления газов в процессе сгорания с учетом угла опережения воспламенения, а также скорости сгорания. Характер изменения давления газов р в цилиндре двигателя на протяжении всего процесса сгорания в зависимости от изменения объема V или угла поворота коленчатого вала а определяется в основном закономерностями термодинамики и химической кинетики. [c.90]

В подготовке инженерных кадров любой специальности следует всегда уделять внимание изучению основ энергетики и, прежде всего, изучению основ теории и конструкций оборудования теплосиловых установок. Настоящий курс теплотехники представляет собой учебное пособие для студентов неэнергетических вузов. В кни. ге в кратком изложении рассматриваются вопросы технической термодинамики, процессы сгорания и газификации топлива, а также основы теории и устройство котельных агрегатов, паровых и газовых турбин, паровых машин и двигателей внутреннего сгорания. [c.3]

Максимальную температуру рабочего тела также как и в бензиновых двигателях, определяют на основе сложных зависимостей, учитывающих термодинамику процесса сгорания топлива. Эти зависимости рассматриваются в специальной литературе. Максимальное значение температуры рабочего тела в цикле дизельного двигателя примерно равно = [c.403]

В зависимости от целей расчета и желаемой детализации изучаемых процессов применяют различные методы описания явлений. Во всех методах используют основные законы термодинамики, газодинамики, теплопередачи в виде уравнений сохранения энергии, массы, теплоотдачи и др.. Вследствие большой сложности процессов, происходящих в двигателях внутреннего сгорания, в расчеты вводят эмпирические коэффициенты и соотношения. [c.158]

Примерами адиабатных процессов могут служить процессы сжатия воздуха в цилиндре воздушного огнива, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. В соответствии с первым законом термодинамики, при адиабатном сжатии изменение внутренней энергии газа Д1/ равно работе внешних сил А [c.100]

В учебном пособии рассмотрены первый и второй законы термодинамики, процессы изменения состояния газов и паров, термодинамические основы работы компрессоров, циклы тепловых установок. Изложены основы теории и рассмотрены конструкции паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания, а также компрессоров. [c.672]

Прогресс двигателей внутреннего сгорания определяется как совершенствованием конструктивных принципов, так и решением ряда проблемных вопросов, связанных с отдельными процессами двигателя, и, в первую очередь, с процессом сгорания. Несмотря на большую степень достигнутого совершенства, поршневые двигатели внутреннего сгорания имеют большие перспективы развития главным образом потому, что рабочие процессы, и особенно процессы сгорания, познаны еш,е недостаточно и таят в себе резервы рационализации. Газотурбинные двигатели, как новые двигатели, тем более требуют решения ряда специальных научных проблем термодинамики и горения. [c.162]

Теоретически первые два условия мыслимы, последнее же до известной степени противоречит первому, так как непроницаемые для тепла стенки цилиндра не позволят нагреть или охладить рабочее тело. В двигателях внутреннего сгорания необходимое тепло получается за счет сгорания топлива внутри цилиндра, чем и достигается нагревание воздуха. Изменение химического состава рабочего тела, при этом происходящее, оказывается не столь значительным, чтобы нельзя было приложить основные законы термодинамики, выведенные в предположении постоянства его химического состава, но повторять процесс сжигания [c.160]

Докажем что процесс выпуска, выталкивания и всасывания воздуха в двигателе внутреннего сгорания (рис. 5) эквивалентен отнятию тепла Q2 в первоначально разобранной нами схеме тепловой идеальной машины (рис. 3). Действительно, для процесса выпуска и обмена отработанного воздуха свежим мы можем написать основное уравнение термодинамики [c.162]

Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания и вопросы советской науки. Тенденция развития отечественного двигателестроения. Физико-химические проблемы двигателей с принудительным зажиганием. Физико-химические проблемы двигателей с воспламенением от сжатия (дизелей). Физико-химические проблемы газотурбинных двигателей. Проблемы общей теории горения применительно к двигателям Проблемы термодинамики и теплообмена применительно к двигателям. Проблемы рациональной организации рабочих процессов. Методика исследований процессов в двигателях внутреннего сгорания. [c.352]

Как известно из курса технической термодинамики, термический КПД цикла возрастает с увеличением степени сжатия Е, уменьшением степени предварительного расширения р—Уг/Ус и повышением степени увеличения давления Х=рг/рс Следовательно, для улучшения экономичности рабочего цикла в двигателях внутреннего сгорания желательно увеличивать степень сжатия и использовать процесс сгорания топлива с подводом теплоты при постоянном объеме. Однако при увеличении е и к в цилиндре двигателя резко возрастают максимальные давление и температура и повышаются потери на трение. Поэтому увеличение степени сжатия больше 12—14 нецелесообразно, так как дальнейшее повышение ее практически не влияет на экономичность. [c.29]

Незабываемы имена Максвелла, Планка, Ван-дер-Ваальса, Больцмана, работы которых за данный период многим способствовали развитию теории термодинамики и широкому приложению ее методов исследований при изучении физических и химических процессов. Исследования и сочинения как русских ученых, о которых говорилось выше, так и зарубежных дали обширный материал, оказавший значительное влияние на содержание учебников по термодинамике, созданных в конце XIX и начале XX вв. Эти данные позволили также проводить изложение термодинамики в учебниках на более высоком научном уровне и с глубоким обоснованием физической сущности исследуемых явлений и процессов. Повлияли на содержание этих учебников, особенно их прикладных частей, развитие за вторую половину XIX в. тепловой техники, появление двигателей внутреннего сгорания, особенно двигателей Дизеля, создание паровых турбин и холодильных установок, В учебниках по технической термодинамике стали излагаться основы теории этих машин и проводиться анализ их работы. [c.74]

В 9 Цикл двигателя Дизеля говорится о рабочих процессах двигателя, его цикле и доказывается посредством диаграммы Т—5, что замена изобарного процесса подвода тепла изотермическим процессом может при известных условиях быть выгодной. Здесь записано .,. поэтому, если мы возьмем для процесса изотермического сгорания температуру, равную или высшую, чем средняя арифметическая из крайних температур процесса сгорания при постоянном давлении, мы получим существенно лучшую утилизацию тепла . В следующих параграфах дается описание устройства и работы некоторых типов двигателей. Эти данные мало относятся к термодинамике и не представляют практического значения. [c.127]

Различно в учебниках излагается теория циклов тепловых машин. В некоторых учебниках циклы как двигателей внутреннего сгорания. так и паротурбинных установок даются в конце учебника,, после рассмотрения общей теории газов и паров. В других учебниках циклы двигателей внутреннего сгорания, в том числе реактивных двигателей и газотурбинных установок, даются в конце первой части учебника, после изложения термодинамики газов, как приложение этой части теории, а циклы паротурбинных установок рассматриваются после изложения общей теории пара и паровых процессов как прикладная часть этого раздела курса. Думается, что второй метод постановки теории циклов имеет перед первым методом некоторые преимущества. [c.291]

Спрашивается, где же в этих данных политропный процесс, его физические особенности, его определение. На основании приведенных выше взглядов автора следует, что вообше политропный процесс вошел в термодинамику из теории двигателей как средство исследования индикаторных диаграмм. Но ведь политропный процесс в русских учебниках по термодинамике стал рассматриваться в 1890 г., до развития теории двигателей внутреннего сгорания и даже еш,е до создания двигателя Дизеля. [c.408]

Химическая термодинамика необходима для различных теплотехнических расчетов систем, в которых протекают химические процессы при высоких температурах и давлениях. Таковы, например, процессы сгорания топлив в камерах сгорания двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных установок, реактивных и ракетных двигателей. [c.350]

Книга состоит из двух частей первая посвящена технической термодинамике, вторая—теплопередаче. В первой части рассматриваются основные понятия, первое и второе начала термодинамики, термодинамические процессы идеальных и реальных газов, циклы двигателей внутреннего сгорания, паротурбинных установок и компрессоров, процессы истечения газов. Во второй части освещены вопросы переноса теплоты теплопроводностью, конвекцией и излучением, метод подобия и основы теплового расчета теплообменников. При изложении материала авторы старались обращать особое внимание на физическую сущность изучаемых явлений, формировать у учащихся научное понимание основ теплотехники и прививать им практические навыки в решении задач прикладного характера. При этом авторы исходили из того, что изучение теоретических основ теплотехники должно предшествовать изучению специальных курсов, посвященных парогенераторам, паротурбинным установкам, автоматизации тепловых процессов, эксплуатации теплоэнергетических установок. [c.3]

С точки зрения удобства изучения циклов, совершаемых в двигателе, их разделяют по степени отклонения от действительных процессов. Многие различают при этом идеальные, теоретические и действительные циклы. Все циклы, не имеющие потерь, кроме неизбежной, на основании второго начала термодинамики, отдачи тепла холодильнику, обычно называют теоретическими. Идеальный цикл отличают от теоретического тем, что в первом принимаются постоянные, а во втором — переменные теплоемкости. Циклы, построенные на основании теплового расчета двигателя, рассматриваемые при переменном количестве рабочего тела, переменной теплоемкости, теплообмене с внешней средой и с учетом фактора сгорания топлива, обычно называют действительными циклами. [c.37]

Заметим, что осуществляемые в тепловых двигателях циклы необратимы и в действительности даже незамкнуты, так как в них рабочее вещество, т. е. сгоревшая смесь газов, по окончании цикла выбрасывается наружу. Таким образом, реальные процессы в двигателях внутреннего сгорания не могут быть изучены методами термодинамики во всей их действительной сложности. Строгое и полное количественное исследование возможно только по отношению к обратимому процессу, а индивидуальные особенности реальных процессов, связанные с их необратимостью, должны быть отражены в форме поправок. [c.73]

Проблема подобия процессов в камерах сгорания ракетных двигателей весьма сложна, так как для ее понимания требуется привлечение различных отраслей науки газовой динамики, термодинамики, химии и т. д. [c.686]

Уравнение первого закона термодинамики для газового потока и понятие об энтальпии газа. Основные уравнения первого закона термодинамики (2.3) и (2.4) были выведены для процессов, в которых работа расширения газа затрачивалась на преодоление внешних сил и была равна их работе. Изменение кинетической энергии газа при расширении не учитывалось ввиду его незначительности. Такое расширение происходит, например, в поршневых двигателях внутреннего сгорания. В турбинах, реактивных двигателях и других установках, в которых газ перемещается с большой скоростью, пренебрегать изменением кинетической энергии движущихся масс газа нельзя, так как оно является основным слагаемым в энергетическом балансе рабочего тела, и поэтому уравнения первого закона термодинамики (2.3) и (2.4) в этом случае принимают иной вид. Предположим, что по каналу переменного сечения под действием давления движется поток газа (рис. 2.2). При этом будем считать, что [c.27]

В первой части учебного пособия кратко изложены исторические данные, показана роль, которую играли русские и советские ученые в развитии основных положений теоретической теплотехники. Подробно рассмотрены основные законы термодинамики, термодинамические процессы, дифференциальные уравнения термодинамики и истечение газов и паров. В прикладной части рассмотрены циклы двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных и паротурбинных установок, а также циклы атомных электростанций, [c.3]

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]

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]

Термодинамика — наука, изучающая самые разнообразные явления природы, сопровождающиеся передачей или превращениями энергии в различных физических, химических, механических и других процессах. Термодинамика как наука сложилась в середине XIX в., когда в связи с широким развитием и использованием тепловых машин возникла острая необходимость в изучении закономерностей превращения теплоты в работу, создании теории тепловых машин, используемой для проектирования двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных установок и т. д. Поэтому основное содержание термодинамики прошлого столетия — изучение свойств газов и паров, исследование циклов тепловых машин с точки зрения повышения их к. п. д. В силу этого основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. С этим этапом развития термодинамики связаны прежде всего имена ее основателей С. Карно, Б. Клапейрона, Р. Майера, Д. Джоуля, В. Томсона (Кельвина), Р. Клаузиуса, Г. И. Гесса и др. [c.4]

Изучение технической термодинамики студентами теплотехнических специальностей вузов предусматривает проведение определенного количества лабораторных работ. Настоящая книга и является прежде всего пособием для выполнения этих работ. Большая часть описываемых в книге работ посвящена исследованию термодинамических свойств веществ, а несколько работ — изучению процессов (дросселирование, истечение). К сожалению, строгое ограничение объема книги не позволило привести описания работ по исследованию циклов и рабочих диаграмм машин (компрессор, двигатель внутреннего сгорания, холодильная машина). [c.3]

Последняя работа Б. С. Стечкина, посвященная проблеме связи между термодинамикой рабочего процесса и протеканием сгорания, — Об индикаторном к. п. д. двигателя внутреннего сгорания — опубликована спустя 7 лет после предыдущей (Докл. АН СССР, 1968, т. 178, № 5 и в несколько расширенном виде в сборнике трудов ЛАНЭ, изд-во Знание , 1969 публикуется в данном издании по последнему источнику). [c.312]

Объединяемые настоящим разделом проблемы, с одной стороны, имеют относительно узкий характер, поскольку они относятся только к двигателям внутреннего сгорания. С другой стороны, каждая из этих проблем включает в себя ряд проблем сгорания, термодинамики, теплообмена и некоторых других. С этой точки зрения проблемы рациональной организации рабочих процессов являются более общими. [c.382]

Теоретическими основами теплотехники являются термодинамика и теплопередача. Изучение их должно предшествовать изучению специальных практических курсов — паровых котлов, паровых турбин, паровых машин, конденсационных устройств, двигателей внутреннего сгорания и т. д., так как нельзя усвоить частные особенности устройства и работы отдельных установок, не зная общих законов, которым подчиняются все происходящие в них процессы. [c.3]

В книге изложены основные законы термодинамики. Рассмотрены уравнения состояния идеальных и реальных газов. Особое место уделено изложению метода исследования термодинамических процессов, термодинамики газового потока и циклам двигателей внутреннего сгорания. [c.2]

Книга, состоящая из 4 разделов, написана по курсу Основы теплотехники и гидравлики впервые. В ней изложены вопросы теоретической термодинамики и гидравлики, основы теплообмена, дано понятие о теплообменных аппаратах приведены основные сведения о всех видах топлива и современных способах его переработки рассмотрены основные виды топок и протекающие в них процессы горения, а также принцип работы котельного агрегата. Кроме того, в книге приведены сведения об устройстве паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и др., рассмотрены их рабочие процессы и принципы работы [c.2]

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]

Таким образом, техническая термодинамика рассматривает лишь такие процессы и наивыгоднейшее их комбинирование, при которых должен был бы работать двигатель внутреннего сгорания в идеальных условиях, чтобы дать наибольший рабочий эффект. При иссдеЖ Ва-НИИ циклш.во всех случаях принимается, что цикл осуществляется с 1 кг газа, и процессы горения топлива, осуществляемые в машинах, Б ициклах рассматриваются как процессы подвода к газу тождественного количества тепла. [c.108]

Для тепловых двигателей пользуются схемой, по которой какое-нибудь тело, например газ, от действия сообш,енного ему тепла изменяет свое состояние, т.е. давление, температуру и т.п., производя при этом нужную нам механическую работу. В двигателях внутреннего сгорания таким рабочим телом является воздух (точнее, смесь воздуха, паров горючего и продуктов сгорания). Процесс изменения рабочего тела, или, как говорят, цикл, описываемый рабочим телом, должен быть периодичен, т. е. рабочее тело после ряда изменений должно прийти в первоначальное состояние, ибо только тогда мы можем получать работу в течение неопределенно долгого времени, повторяя цикл произвольное число раз. Из термодинамики известно, что в случае периодического (замкнутого) цикла рабочего тела мы можем получить работу только в том случае, когда тело подвергается по крайней мере одному нагреванию и одному охлаждению. Таким образом получается теоретическая схема работы теплового двигателя, в которой рабочее тело — воздух, претерпевая периодическое изменение состояния, совершает механическую работу, нагреваясь и охлаждаясь минимум по одному разу в течение периода. [c.157]

Так, напри.мер, в пятом издании (1953) учебника Сушкова в 1-4 перед рассмотрением газовых процессов говорится об общем методе исследований процессов и показываются его особенности. В учебнике Ястржембского (1947, 1953 и 1960) обобщенные методы исследований и их сущность показываются перед исследованием газовых процессов перед построением теории дифференциальных уравнений термодинамики перед исследованием циклов двигателей внутреннего сгорания перед сравнением этих циклов перед исследованием паровых процессов и т. д. Например, в этом учебнике в 17-1 (1960) перед исследованием основных процессов показывается, в чем собственно состоит графический метод исследований и расчета процессов изменения состояния водяного пара. В учебнике Вукаловича [c.302]

Наиболее важным процессом рабочего цикла двигателя является процесс выделения тепла при сгорании топлива. С точки зрения термодинамики — это необратимый процесс, поэтому, аппроксимируя его изохоро-изобарой, допускают весьма грубую подмену действительных связей. Далее, принимая величину подогрева заряда, тем самым задают интенсивность теплообмена в процессе наполнения, а задаваясь величиной политроп сжатия и расширения, предопределяют долю тепла, отданную от стенки к газам и от газов стенкам цилиндра. В дальнейшем эти величины практически не связываются ни с развитием процесса, ни между собой, хотя необходимость таких связей очевидна. [c.5]

Изложены o iioBEii технической термодинамики и теории тепло-и массообмена. Приведены основные сведения по процессам горения, конструкциям топок и котельных агрегатов. Рассмотрены принципы работы тепловых двигателей, паровых и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и компрессоров. Описаны компоновки и технологическое оборудование тепловых электрических станций, а также оборудование промышленных теплоэнергетических установок. Первое издание вышло в 1982 г. Второе издание дополнено материалами для самостоятельной работы студентов. [c.2]

Расчет процессов горения весьма усложнился, когда в практике стали использоваться значительно более высокие температуры горения (3000—4000° К), которые, например, встречаются в ракетных двигателях. Возникла необходимость более тщательных и точных расчетов преобразования химической энергии топлива (горючее + + окислитель) в теплоту продуктов сгорания, вследствие чего энергетикам потребовалось основательное изучение новой области термодинамики, а именно хилгаческой термодинамики, в которой основные законы термодинамики применяются к процессам, происходящим при превращении химической энергии исходных веществ (топлива) в теплоту (продуктов горения). [c.8]

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]

В период 1901 —1908 гг. В. И. Гриневецкий опубликовал ряд работ, в которых изложил термодинамический расчет паровых котлов, анализ рабочего процесса паровых машин (с применением энтропийной диаграммы), исследования общих уравнений термодинамики применительно к водяному пару. В 1908 г. им был опубликован капитальный труд Теп.лово1 расчет рабочего процесса . Профессор А. С. Ястржембский так характеризует этот труд Этой глубокой работой, построенной на общих положениях термодинамики. Гриневецкий заложил начало научно обоснованной теории двигателей внутреннего сгорания и теплового расчета их рабочего процесса. Эта работа Гриневецкого оказала огромное взшянне на развитие отечественного двига-телестроеиия . [c.7]

Исторически термодинамика сложилась в процессе изучения сравйительио узкого круга вопросов, связанных с работой тепловых двигателей, т. е. устройств, в которых за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива, получается механическая энергия. Отсюда и первоначальное название этой науки — механическая теория теплоты. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...