Двигатель с внешним подводом теплоты

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и созданием двигателей с внешним подводом теплоты. [c.2]

Книга знакомит читателя с поршневыми двигателями, имеющими внешний подвод теплоты, — с двигателями Стирлинга. В ней приведены сведения из теории рабочего процесса этих двигателей, рассмотрены их кинематика, динамика и характеристики. Описаны некоторые конструкции двигателей Стирлинга, а также их особенности и перспектива развития. [c.2]

Двигатель Стирлинга является тепловым газовым двигателем поршневого типа с внешним подводом теплоты. Он работает по замкнутому циклу. Процессы, протекающие в рабочих полостях двигателя, легче понять, если сравнить рабочий процесс двигателя Стирлинга с рабочим процессом поршневого двигателя внутреннего сгорания- С этой целью рассмотрим термодинамические циклы двигателей внутреннего сгорания и двигателя Стирлинга. [c.5]

Рабочий цикл с подводом теплоты при постоянном объеме происходит в двигателях с внешним смесеобразованием ( карбюраторных и газовых), в которых к моменту сгорания вся порция топлива в виде горючей смеси уже находится в цилиндре. Для предотвращения преждевременного самовоспламенения смеси или детонационного сгорания степень сжатия этих двигателей ограничивают в зависимости от свойств применяемого топлива степень сжатия е находится в пределах 6,5—11. [c.29]

В двигателях, работающих по смешанному циклу (дизелях), увеличение коэффициента избытка воздуха, необходимое для понижения нагрузки двигателя, достигается уменьшением дозы впрыскиваемого топлива (принцип качественного регулирования нагрузки). Индикаторный к. п. д. при этом возрастает вследствие окончания сгорания топлива ближе к в. м. т. и приближения таким образом рабочего цикла к более экономичному циклу с подводом теплоты при постоянном объеме. Ухудшение качества сгорания при малых значениях а, вызывающее дымность выпускных газов, й увеличение теплоотдачи в стенки приводят к снижению в области малых а. При коэффициенте а, значительно меньшем единицы, его уменьшение вызывает соответствующее падение р вследствие неполноты сгорания. Повышение а сверх некоторого предела в двигателях с внешним смесеобразованием также вызывает падение вследствие потерь, связанных с уменьшением скорости сгорания. [c.179]

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 двигателях с дозвуковыми скоростями полета первоначальное адиабатное сжатие воздуха (процесс 1-1, рис. 89) происходит в диффузоре 7 (см. рис. 88) вследствие набегающего потока воздуха. Затем адиабатное сжатие продолжается в компрессоре (процесс 1 -2). Сжатый до давления рг воздух подается в камеры сгорания, где при постоянном давлении к нему подводится теплота в количестве < 1 на каждый килограмм рабочего тела. Из камер сгорания газ — рабочее тело попадает на лопатки газовой турбины, где частично расширяется (процесс 4-4 ) без теплообмена с внешней средой. При этом турбина совершает положительную работу (пл. 344 4" рис. 89, а), расходуемую компрессором на сжатие свежего воздуха (пл. 1" 1 23). Дальнейшее расширение газов (процесс 4 -5) происходит в реактивном сопле адиабатно до давления окружающей среды (точка 5). Покинувшие двигатель горячие выхлопные газы затем охлаждаются при дав- [c.219]

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]

Холодильная машина. Та же идеальная машина, с помощью которой было дано описание работы теплового двигателя по циклу Стирлинга, может быть использована и для ознакомления с работой холодильной машины с таким же циклом. Единственное различие состоит в том, что температура внешнего источника, от которого подводится теплота в процессе расширения, ниже, чем температура теплоносителя, отводящего теплоту в процессе сжатия (рис. 1.3). [c.20]

В. Камера сгорания. Камера сгорания является единственным элементом двигателя, в котором к газу подводится внешняя теплота (за счет сжигания топлива). Техническая работа в камере не совершается. Потери на тренне невелики (при точных расчетах они учитываются с помощью коэффициента гидравлического сопротивления). Скорости воздуха перед камерой сгорания (за компрессором) и продуктов сгорания на выходе из нее (перед турбиной) обычно отличаются мало, поэтому изменение кинетической энергии газа можно не учитывать. При расчете камеры сгорания бывают известны температура Тг на входе в камеру (из расчета компрессора) и температура Г4 на выходе из нее (задается, исходя из условий работы лопаток турбины). [c.141]

Использование идеальных циклов для анализа рабочих процессов поршневых двигателей внутреннего сгорания (д.в.с). Идеальные циклы, рассмотренные выше, основаны на следующих условиях рабочее тело— идеальный газ с постоянной, не зависящей от температуры теплоемкостью количество, состав и свойства рабочего тела за время цикла не меняются теплота к рабочему телу подводится от внешнего условного источника процессы сжатия и рас- [c.52]

В последнее время в качестве энергетической установки на автомобиле применяют опытные конструкции двигателей с внешним подводом теплоты. Известны такие конструкции паровых двигателей. Ведутся разработки констру] ций двпгате.лей с внешним подводом [c.559]

Регулирование путем изменения фазового угла, степени сжатия и смещения 1циклов связано с созданием сложной механической системы и с ухудшением к. п. д. двигателя при работе на режимах с частичной нагрузкой. Поэтому регулирование двигателей Стирлинга в настоящее время производится в основном изменением температуры и давления рабочего тела в цилиндре. Система регулирования изменением температуры отличается большой сложностью, так как этот процесс протекает очень медленно из-за значительной инерционности процесса теплообмена в двигателе с внешним подводом теплоты. Кроме того, изменение температуры рабочего тела связано с существенным изменением к. п. д. двигателя, который снижается при частичных нагрузках. [c.116]

В д]В 1гателях, работающих с изохорным подводом теплоты и внешним зажиганием, повышение саспени сжатия не должно вызывать детонацию и с<аыо воспламенение горючей смеси я процессе сжатия поэтому допускается в на более 10. В двигателях с изобарным подводом теплоты и самовоспламенением сжимается воздух и в них е может достигать 20. [c.114]

В двигателе Стирлинга внешний подвод теплоты осуществляется через теплопроводящую стенку. Рабочее тело находится в замкнутом пространстве и во время работы не заменяется. Работа двигателя Стирлинга условно может быть разделена на четыре термодинамических процесса (рис. 1.30, г). В процессе /2 холодное рабочее тело сжимается при таком интенсивном отводе теплоты q i, что температура его не меняется (процесс изотермный). В процессе 23 поршень-вытеснитель перемещает рабочее тело из холодной полости в горячую так, что 2 = onst, а температура увеличивается от Тз до Тз за счет подвода теплоты q. В процессе 34 Тз = == onst в связи с одновременным подводом теплоты q l и расширением от Гз до г . [c.59]

Допустим, что теплота dQ к совершаюш,ему цикл тему подводите. от источника теплоты с температурой посредством вспомогательного обратимого двигателя, работающего по циклу Карно в иитервале температур Г, и Т (рис. 2.9). Предположим также, что таких вспомогательных двигателей, в которых источником теплоты i b-ляется один из внешних источников, а теплоприемни-ком — совершаюш,ее основной цикл тело, бесконечное множество. Полезная внешняя работа этих вспомогательных элементарных двигателей [c.72]

Убедимся в этом на примере простейшего цикла с двумя источниками теплоты те.мпературы Т, и 7.,, в котором подвод теплоты к рабоче1му телу происходит при постояиноп температуре тела Т[, меньшей температуры теплоотдат-чика Ti. Использовав вспомогательный обратимый двигатель Карно в интервале температур T —Tl и превратив затем обратимо полезную внешнюю работу этого двигателя L k = Qi [(Tj — T[), Ti I в теплоту при температуре Т, можно осуш,ествить обратимый перенос теплоты Q, в интервале температур Т, — Т. Здесь и далее для сокращения вместо выражения теплота от источника температуры Т употребляется выражение теплота температуры Т . [c.74]

В двигателях с дозвуковыми скоростями полета адиабатное сжатие воздуха происходит сначала в диффузоре (процесс 1Г, рис. 1.32, а) под воздействием набегающего потока воздуха, затем в компрессоре (процесс 1 2). Сжатый до давления рз воздух подается в камеры сгорания, где при постоянном давлении к нему подводится удельное количество теплоты (процесс 24). Из камер сгорания газ — рабочее тело — подается на лопатки газовой турбины, где частично расщиряется (процесс 44 ) без теплообмена с внешней средой. При этом турбина совершает положительную работу, численно равную площади 544 4" в гр-диаграмме, расходуемую компрессором на сжатие воздуха (площадь ГТ23). Дальнейшее адиабатное расширение газов (процесс 4 5) происходит в реактивном сопле до давления внешней среды (з очка 5). Г орячие выпускные газы после двигателя охлаждаются при давлении внешней среды, отдавая ей удельное количество теплоты q2 (процеее 51). [c.61]

В идеальном цикле прямоточного воздущно-реактивного двигателя процесс сжатия воздуха 12 (рис. 1.32, а) является адиабатным. Подвод теплоты дх происходит в камере сгорания при постоянном давлении (процесс 24), после чего в реактивном сопле с су-ществляется адиабатное расширение (процесс 45) до давления внешней среды. Процесс 51 отдачи теплоты от рабочего тела внешней среде — изобарный. Таким образом, диаграмма цикла прямоточного воздушно-реактивного двигателя по форме совпадает с диаграммой цикла турбореактивного двигателя. [c.62]

Цикл Стирлинга, теоретически описывающий процессы, протекающие в реальном двигателе внешнего сгорания, включает (рис. 4.24) изотермическое сжатие а—Ь, подвод теплоты в нзохорном процессе Ь—с, расширение по изотерме с—d и еще один изохорный процесс d—а, замыкающий цикл. [c.78]

В действительном цикле теплота подводится не извне и не мгновенно (как принято считать при рассмотрении теоретических циклов), а в результате сгорания топлива в цилиндре, что требует некоторого времени. При этом происходят физические и химические изменения рабочего тела, меняется его количество вследствие наличия процессов впуска и выпуска. После совершения действител ь-ного цикла рабочее тело (газы) удаляется в атмосферу, а в цилиндр поступает свежий заряд. Процессы сжатия и расширения протекают при непрерывном теплообмене с внешней средой, т. е. их нельзя считать адиабатными. Температура газов в цилиндре двигателя все время изменяется, вследствие чего теплоемкость рабочего тела не остается постоянной. Отсюда видно, что действительный цикл работы поршневого двигателя происходит с большими потерями теплоты. Вследствие этого КПД действительного цикла всегда меньше КПД теоретического цикла. [c.140]

Ввиду важности полученного результата приведем еще одно доказательство его. Допустим, что теплота dQ к совершающему цикл телу подводится от источника теплоты с температурой посредством обратимого двигателя, работаю1дего по циклу Карно между температурами 7 и Т (рис. 2.18). Таких вспомогательных двигателей, в которых теплоотдатчиком является источник теплоты с температурой а теплоприемн/гком — совершающее цикл тело имеется бесконечное множество, причем каждый из них отбирает от источника теплоты количество теплоты iiQl, а отдает телу теплоту в количестве dQ, так что полезная внешняя работа элементарного двигателя [c.57]

В тепловых двигателях тепло превращается в работу. Такие циклы называют прямыми. В этих циклах от горячего источника с температурой отбирается тепло Холодному источнику с температурой Гг (Гг < Г]) отдается тепло Q2, а разность этих теплот Q — Q2 превращается в полезную работу L =Qi — Q2, которая и передается внешнему потребителю. Если изобразить прямые циклы в координатах р—У, то линия процесса расширения располагается всегда выше линии процесса сжатия (рис. 6.1,а). На пути 1Ь2 газ совершает работу расширения, определяемую площадью 1Ь2йе, при подводе к газу ( 1 тепла. На пути 2с/ (возвращение рабочего тела в первоначальное состояние) на его сжатие затрачивается работа, определяемая площадью 2йе1с, при отводе от газа (Зг тепла, Q2KQ Таким образом, рабочее тело изменяет [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...