Процессы сжатия, горения и расширения

ПРОЦЕССЫ СЖАТИЯ, ГОРЕНИЯ И РАСШИРЕНИЯ [c.43]

Уточненный расчет процессов сжатия, горения и расширения. Расчет необходим для получения реального закона протекания давлений и температур от момента действительного начала сгорания (наступающего несколько ранее в. м. т.) до момента конца сгорания, наступающего на середине хода расширения. Полученные значения давления и температуры позволяют достоверно определить мощность, экономичность двигателя, его механическую напряженность, чего при упрощенном расчете получить невозможно. [c.54]

В основу уточненного расчета процессов сжатия, горения и расширения в цилиндре двигателя подобно уточненному расчету процессов газообмена (см. п. 6 настоящей главы) положено уравнение объемного баланса, предложенное проф. Н. М, Глаголевым [5], в форме [c.54]

Угол поворота коленчатого вала дизеля от начала впрыска топлива в цилиндр до прихода поршня в в. м. т, называется углом опережения подачи топлива Фо . Угол опережения подачи оказывает большое влияние на протекание рабочего процесса дизеля. При увеличении ф ц горение топлива начинается раньше, максимальное давление сгорания повышается, горение топлива заканчивается раньше и температура отработавших газов уменьшается. С уменьшением угла опережения подачи давление сгорания снижается, а температура отработавших газов повышается. На развернутых индикаторных диаграммах дизеля (рис. 25) можно видеть, что если во время сжатия начать впрыск топлива в точке /, то процесс горения и расширения будет протекать по сплошной линии а. Если топливо начать подавать в точке 2, то дальнейшее протекание процесса будет описываться штриховой линией б. Штриховая линия в соответствует расширению воздуха в цилиндре при отсутствии впрыска топлива. На этой же диаграмме показан угол задержки воспламенения топлива ф . Оптимальный угол опережения впрыска зависит от частоты вращения вала и нагрузки дизеля. Он устанавливается заводом опытным путем. [c.67]

При ходе поршня из левого мертвого положения в крайнее правое через всасывающий клапан засасывается горючая смесь, состоящая из паров и мелких частиц топлива и воздуха. Этот процесс изображается на диаграмме кривой 0-1, которая называется линией всасывания. Очевидно, линия 0-1 не является термодинамическим процессом, так как в нем основные параметры не изменяются, а изменяются только массовое количество и объем смеси в цилиндре. При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается, происходит сжатие горючей смеси. Процесс сжатия на диаграмме изображается кривой 1-2, которая называется линией сжатия. В точке 2, когда поршень еще немного не дошел до левого мертвого положения, происходит воспламенение горючей смеси при помощи электрической искры. Сгорание горючей смеси происходит почти мгновенно, т. е. практически при постоянном объеме. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 2-3. В результате сгорания топлива температура газа резко возрастает и давление увеличивается (точка 3). Затем продукты горения расширяются. Поршень перемещается в правое мертвое положение, и газы совершают полезную работу. На индикаторной диаграмме процесс расширения изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. Затем откры- [c.261]

Работа ГТУ осуществляется следующим образом. Процесс сжатия воздуха d-a D-A) (рис. 14.2 и 14.3) осуществляется в компрессоре /<М (рис. 14.1) сжатый воздух подается в камеру горения КГ, туда же через форсунку с помощью насоса ТН подается жидкое топливо процесс сгорания а-Ь А-В) протекает в камере горения КГ процесс расширения рабочего тела Ь-с (В-С) протекает в сопловом аппарате СА и частично на лопатках ротора турбины ТР, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу. [c.138]

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]

Va, — рабочий объем цилиндра, F — площадь поршня, п, %— средние значения политроп сжатия и расширения соответственно, 6 — степень сжатия, р — степень расширения продуктов сгорания в изобарической фазе идеализированного двухфазного процесса горения, т — тактность двигателя (то = 1 для двухтактных. [c.34]

Если в процессе сжатия и расширения зависимость (Ш.ЗОа) вполне пригодна для описания характера теплообмена в цилиндре двигателя, то на участке горения она имеет совершенно иной характер, так как характерные размеры и определяющие скорости в этом процессе, как это уже отмечалось, не те, что в процессах сжатия и расширения. Даже если связь (III.21) имеет место для конвективного теплообмена при горении топлива, то использовать ее из-за отсутствия знания / и оу не представляется возможным. Совершенно очевидно, что скорость турбулентных пульсаций и размеры пульсирующих частичек пропорциональны в данном двигателе доле выделившегося тепла при горении топлива. [c.67]

Метол элементарных балансов для описания процессов наполнения цилиндра, сжатия, горения — расширения и выпуска [c.102]

Уточненный расчет процессов сжатия и горения—расширения, проведенный по методике, описанной в п. 7 настоящей главы, обосновал принятые при упрощенном расчете процесса сжатия пониженные значения среднего показателя политропы. В результате уточненного расчета процесса сжатия и горения-расширения установлено повышение относительных потерь тепла в стенки цилиндра на режиме холостого хода, обусловленное увеличением времени цикла и резким падением количества вводимого в цилиндр тепла. Относительные потери тепла в стенки при сжатии достигли = 0,20, а суммарные = 0,40. Значения этих величин для номинального режима составляют = 0,03 и Ше = 0,15. Максимальное значение индикаторного коэффициента выделения теплоты на номинальном режиме составляет Х1 0,9, а на режиме холостого хода = 0,60 (рис. 43), [c.84]

Далее было определено влияние смесеобразования на состав горючих компонентов в высокоскоростном потоке за критическим сечением. Можно было предположить, что первоначальное смешение воздуха с горючим газом не будет влиять на равномерность распределения компонентов в сечении высокоскоростного потока, поскольку при проходе через критическое сечение сопла все реагирующие компоненты будут подвергнуты сжатию и затем расширению, в результате которого должны произойти их высококачественное перемешивание и быстрое догорание. В пользу такого предположения говорило и то, что при вводе кислорода температура в этой зоне превышала 1500—1800° К, т. е. условия для протекания химических реакций были весьма благоприятными. Однако в действительности положение оказалось несколько иным. Хотя в обоих режимах горения поток за критическим сечением разгонялся до звуковой скорости, о чем свидетельствовали кольца сжатия, показатели процесса горения, [c.89]

На фиг. 92 изображен цикл описанного турбореактивного двигателя, где 1—2 — адиабатное сжатие воздуха -— а — в диффузоре и а — 2 — в компрессоре) 2—3 — подвод тепла к газу при постоянном давлении (процесс горения) 3—4 — адиабатное расширение газа 3 — Ь — в турбине и Ь — 4 — в реактивном сопле) [c.178]

Для процесса расширения показатель политропы может быть принят по табл. 7. Для двигателя с большой степенью сжатия берут меньшие значения 2, а для двигателей с меньшей степенью сжатия, а также для малых нагрузок и замедленного горения берут большего значения. Возможные ошибки при оценке щ в основном отзываются на линии расширения, на величину же влияют сравнительно мало. [c.355]

Процесс горения топлива характеризуется наиболее интенсивным выделением тепла вблизи в. м. т. К моменту прихода поршней в в. м. т. сгорает около половины поданного в цилиндр топлива, а давление достигает наибольшего значения. В связи с небольшой степенью сжатия в двигателе невелика и степень расширения продуктов горения, что при высокой скорости и малом времени движения поршней вызывает догорание топлива практически на всей полезной части хода расширения. Этими особенностями объясняются сравнительно низкие величины индикаторного к. п. д., которые на режимах нагрузок, близких к полным, не превышают 0,36—0,40, несмотря на относительно высокие значения рабочих давлений и температур. [c.17]

Подача топлива в цилиндр при открытой форсунке более длительна, а это крайне нежелательно. Теория процесса горения бескомпрессорного двигателя с воспламенением от сжатия требует возможного укорочения периода впрыскивания топлива в цилиндр. Чем короче период впрыскивания, тем позже можно начинать подачу топлива в цилиндр и этим уменьшить задержку воспламенения и получить более плавный и мягкий ход двигателя. Кроме того, быстрая подача топлива в цилиндр обеспечивает более раннее окончание процесса горения, а следовательно, наибольшую степень расширения газов и высокий индикаторный к. п. д. Наконец, затянувшаяся подача топлива при малых давлениях впрыска в период отсечки вызывает подтекание и коксование топлива на форсунке. [c.204]

Соответственно двум основным процессам горения, применяемым в двигателях внутреннего сгорания, а именно при постоянном давлении и при постоянном объеме, имеем два цикла турбин внутреннего сгорания. Рассмотрим сначала первый, представленный на рис. 10-1 и 10-2 и состоящий из двух изобар и двух адиабат. Сжатие йа осуществляется в специальном воздушном компрессоре, сгорание аЬ — в камере горения, расширение Ьс — в турбине, а процесс охлаждения ей—на воздухе. [c.222]

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]

Подогрев продувочного воздуха до оптимальных пределов приводит к сокращению периода задержки воспламенения на 2—3° п. к. в. (т. е. примерно на 30%). Соответственно улучшается процесс сгорания топлива, ибо он перемещается к в. м. т. и происходит в области меньших объемов. Существенно уменьшается продолжительность процесса сгорания (на 12 п. к. в.). Увеличение индикаторного к. п. д. составляет в среднем 0,03 (от 0,37 до 0,40). Однако несколько возрастают потери как на линии сжатия (что связано с увеличением перепада температур между подогретым воздухом и стенками), так и на линии горения—расширения (из-за более раннего сгорания). На линии сжатия относительное значение тепловыделения достигает 0,21 (см. рис. 43). Поэтому кривая тепловыделения для холостого хода начинается с отрицательных значений XI, что вследствие малого значения тепловых потерь на линии сжатия на [c.251]

Рабочий цикл четырехтактногол двухтактного карбюраторных двигателей. Ряд последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу, называется циклом. Большинство автомобильных двигателей работает по четырехтактному циклу, при котором процессы, происходящие в цилиндре, последовательно повторяются через каждые четыре хода поршня или два оборота коленчатого вала. Цикл состоит из пяти рабочих процессов впуска, сжатия, горения, расширения и выпуска. Эти пять процессов составляют четыре такта впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Таким образом, рабочий ход состоит из двух рабочих процессов горения и расширения. [c.17]

Совершается. процесс сжатия содержащегося в цилиндре заряда, за которым следует процесс горения и расширения. Изменение шараметров состояния рабочего, тела в этих процессах протекает так же, ак и в четырехтактном двигателе. [c.20]

Увеличение давления воздуха и понижение его температуры вызывают увеличение заряда, а следовательно, и коэффициента избытка воздуха в цилиндре дизеля. В результате улучшается процесс сгорания топлива, что приводит к дополнительному снижению температуры газа при расширении. Если учитывать, что при сжатии более холодного воздуха в цилиндре температура его существенно ниже, чем при сжатии теплого воздуха, что наряду с повышением коэффициента избытка воздуха способствует снижению температуры газа в цилиндре при горении и расширении, то становится ясным протекание кривых (рис. 155, а) давления и температуры (рис. 155, б) в цилиндре дизеля 2Д100, полученных из обработки индикаторных диаграмм на режиме максимальной мощности при разных температурах окружающей среды. [c.262]

Цикл Тринклера или цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные беском-прессорные дизели (рис. 8.4,в), осуществляется по следующей схеме. Адиабата I—2 соответствует сжатию в цилиндре воздуха до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива. Изохора 2—3 соответствует процессу горения топлива, впрыскиваемого в цилиндр, а изобара 3—4 изображает процесс горения остальной части топлива по мере поступления его из форсунки. Расширение продуктов сгорания идет по адиабате 4—5, а изохора 5—1 соответствует выхлопу отработавших газов в атмосферу. Таким образом, теплота подводится в двух процессах 2—3 и 3—4 [c.200]

В этой точке давление будет больше атмосферного, так как для выпуска газов в цилиндре должен быть некоторый избыток давления над атмосфер-ным, необходимый для преодоления сопротивлений выпускных органов. При движении поршня к н.м.т. вначале будет происходить расширение остаточных газов по кривой 5-6 до тех пор, пока в цилиндре не наступит разрежение, достаточное для преодоления сопротивления впускных органов. Далее процесс наполнения цилиндра изобразится кривой 6-1. В про-цеосе сжатия по линии 1-2 рабочее тело отдает тепло через охлаждаемые стенки цилиндра и крышки. Поэтому действительный процесс сжатия протекает не по адиабате, а по политропе со средним значением показателя п= 1,35—1,38. В процессе сжатия имеют место течки рабочего тела через неплотности поршня. Процесс сгорания топлива происходит не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени и поэтому протекает не при постоянном объеме. Обычно воспламенение смеси производится немного раньше, чем поршень достигает в. м. т., и горение смеси продолжается на некоторой части хода поршня по направлению к валу. На индикаторной диаграмме процесс сгорания выразится линией 2-Z-3. [c.269]

После угасания гелиевого источника в слое завершается процесс ядерного горения в звезде. Звёздный остаток (ядро звезды), состоящий в основном из углерода и кислорода, проходит фазу конечного сжатия, его темп-ра повышается. Затем наступает стадия охлаждения при пост, радиусе, и звезда в конце своей эволюции превращается в белый карлик. За это время выброшенное вещество ионизуется (из-за роста темп-ры звезды), образуя компактную зону НП,к-рая затем превращается в яркую, оптически толстую, молодую П. т. Постепенно расширяясь, туманность становится менее плотной и оптически тонкой, её поверхностная яркость падает, и в конце концов туманность становится невидимой. Скорость расширения П. т, невелика ( 20км/с), время жизни в космич. шкале времени сравнительно мало 10 лет). Непосредств. родоначальниками П. т. могут быть красные гиганты — полуправильные пере-620 менные или переменные типа Миры Кита (см. Перемен- [c.620]

Полный рабочий цикл разделяется на подготовительную часть (выхлог , всасывание и сжатие) и рабочую (горение топлива и расширение продуктов сгорания). В четырёхтактных двигателях все эти процессы происходят за четыре хода поршня или соответственно за два оборота коленчатого вала. [c.351]

Плоские форсунки позволяют получпть широкую тонкую распыленную струю, воспринимающую лучистую теплоту от топки по большой поверхности. Кроме того, топкость струи облегчает проникновение внутрь нее воздуха. Это создает условия для ускорения процессов воспламенения и горения и укорочения факела. Укорочение факела может быть достигнуто и другим путем. Так, например, в некоторых форсунках для укорочения факела и для большего расширения его в стороны применяется закручивание распыляющей паровой струи. Примером может служить форсунка, изображенная на рис. 36, в которой распыляющий пар или сжатый воздух подходит к мазуту через косорасположепные щели, благодаря чему паровая струя приобретает вращательное движение. Завихрение распыляющего пара в форсунках позволяет уменьшить расход пара, улучшить распыление и, по всей вероятности, смешивание паровоздушного потока с воздухом. [c.72]

Абсолютный нуль термодинамической температуры 151 Авогадро число 264 Агрегация химическая 40 Адиабатический процесс 167, 195 Адиабатическое расширение и сжатие жидкости 181 Амага закон 268 Анализ объемный 269 молярный 269 продуктов горения 283 Атмосферный азот 277 [c.477]

Чтобы оценить тепловую эффективность ДВС и факторы, влияющие на их работу, приходится рассматривать соответствующие идеальные циклы, в которых горение топлива заменяется подводВм тепла qi от горячего источника, а выхлоп газов — отводом тепла i к холодному источнику. Предполагается, что в цилиндре находится 1 кг газа с неизменными химическим составом и физическими свойствами. Допускается, что процессы сжатия и расширения адиабатные. Процессы всасывания и выталкивания не рассматривают, а потерями на трение пренебрегают. [c.262]

Из уравнешя (37) видно, что максимальная температура цикла увеличивается при уменьшении коэффициента избытка воздуха для горения и при повышении температуры в конце сжатия. Повышение макоимальной температуры цикла сопровождается увеличением тепловой напряженности СПГГ, так как при этом одновременно увеличиваются температуры газа в процессе расширения и, соответственно, температуры деталей рабочего цилиндра и поршней двигателя. [c.37]

Как было показано при рассмотрении паровых турбин, трение в газе сопровождается передачей тепла трения рабочему телу. В паровых турбинах, если это тепло передается насыщенному пару, это вызывает повышение степени его сухости при остающейся постоянной температуре (р = onst). В газотурбинном агрегате передача тепла трения идеальному газу (продуктам сгорания в газовой турбине и воздуху в компрессоре) вызовет при остающихся без изменения давлениях р2 и Pi повышение температуры воздуха в конце сжатия и продуктов горения в конце расширения. Эти состояния соответственно обозначены в pv-диаграмме (рис. 6-51) точками 2 и 4, а процессы сжатия и расширения с учетом трения изображаются кривыми /-2 и 3-4. [c.146]

Площадь действительной индикаторной диаграммы amfedglxa (рис, 54) меньше площади расчетной диаграммы асг гЪа, с одной стороны, — из-за скруглений диаграммы в конце сжатия у точки с (горение топлива начинается до в. м, т.), на линии сгорания у точек г и г (скорость сгорания имеет конечную величину) и в конце расширения у точки Ь (выпускной клапан открывается до н. м. т.), ас другой — вследствие отклонения действительных процессов сжатия и расширения от политропических процессов с показателями % и щ. [c.175]

Работа двигателя, в котором используется цикл с подводом тепла при постоянном давлении (рис. 63), происходит аналогично описанному выше. Отличие заключается в том, что в цилиндр всасывается не горючая смесь, а воздух, который сжимается до давления 30—40 бар. В конце сжатия в камеру сгорания с помощью сжатого воздуха впрыскивается жидкое топливо, которое воспламеняется и горит при постоянном давлении (изобара 3—4). При этом подводится тепло Q . Так как сгорание топлива происходит по мере его поступления в цилиндр и процесс сгорания осуществляется при движении поршня к н. м. т., то давление в цилиндре при сгорании не изменяется. В точке 4 горение прекращается и далее газы расширяются по адиабате 4—5. В конце расширения открывается выхлопной клапан и давление мгновенно падает до р, (при 0 = onst). При этом отводится тепло [c.154]

В результате происходящих во времени колебаний теплового потока от факела к трубам возникают изменения напряженного состояния в пленке оксидов и подоксидном слое металла. Колебания теплового потока могут быть вызваны изменениями нагрузки котла, пульсацией факела в процессе горения, колебаниями соотношения вода — топливо в допускаемых пределах и пр. Термические напряжения при возмущении со стороны факела имеют большие значения в поверхностных слоях, но быстро затухают по глубине. В первом приближении можно считать, что при резком возмущении они имеют существенную величину на глубине до 1 мм. Особенно они велики на границе раздела металл — оксид из-за различия в коэффициентах теплового расширения и плотностей. При окислении стали на ее поверхности образуется оксидная пленка, имеющая меньшую плотность по отношению к металлу, из которого она образовалась. Поэтому вследствие того, что она прочно сцеплена с металлом, пленка находится в сжатом состоянии, а металл в поверхностном слое растянут. При увеличении теплового потока в оксидной пленке возникают дополнительные напряжения сжатия, а при уменьшении потока эти напряжения снижаются. Пластичность оксидной пленки весьма невелика. Так, она разрушается в интервале температур 500—600° С при деформации на 0,65-0,85%. [c.221]

В нижней части диаграмма аналогична приведенной на фиг. 6. В конце сжатия газовоздушной смеси в цилиндр под давлением вводится жидкое запальное топливо. Это топливо под воздействием высокой температуры воспламеняется и поджигает основную смесь. При горении смеси давление ее вначале резко возрастает (V= onst), а далее на некотором участке горение протекает приблизительно при постоянном давлении (Р = onst). После этого начинается процесс расширения с догоранием смеси до какой-то точки г". [c.28]

Сжатый в компрессоре воздух поступает в камеру сгорания. При сжатии воздух нагревается. В камеру сгорания с помощью топливного насоса подается топливо, которое мелко распыляется специальной форсункой. В камере сгорания топливо смешивается с воздухом и сгорает. Первоначальный очаг пламени инициируется с помопцэю специальной свечи зажигания и в дальнейшем поддерживается за счет непрерывности горения. Внутренняя энергия рабочего тела (газов) увеличивается. В результате нагревания в камере сгорания рабочее тело несколько расширяется при постоянном давлении (линия -z рис. 10.31). После камеры сгорания рабочее тело поступает в турбинную ступень (рис. 10.30), состоящую из соплового аппарата и рабочего колеса. В турбинной ступени происходит расширение рабочего тела, в результате чего давление рабочего тела падает, а скорость увеличивается. Расширение рабочего тела может происходить или только в сопловом аппарате или частично в сопловом аппарате, а частично —в рабочем колесе . Процесс расширения рабочего тела в турбинной ступени на индикаторной диаграмме изображен линией z-b. Отношение давления рабочего тела на входе в ступень к его давлению на выходе из ступени [c.217]

Потери тепла на диссоциацию в процессе сгорания и показатель изоэнтропического расширения п з могут быть рассчитаны теоретически. Следовательно, может быть определен и теоретический цuKJl двигателя, составляемый процессами горения, рассчитанными с учетом явлений диссоциации, условными процессами охлаждения н конденсации рабочего тела. Теоретический цикл учитывает также теоретическую затрату работы иа сжатие и подачу топлива. Теоретически можно также учесть падение давления в камере сгорания вследствие теплового разгона рабочего тела при его испарении и сгорании. Такой цикл на фиг, 47 ограничивает площадку е ГТЗ й. [c.104]

Во избежание чрезмерного роста тепловых нагрузок на детали увеличивают коэффициент избытка воздуха при сгорании, для чего ограничивают цикловую подачу топлива или увеличивают давление наддува / з. Повышение рз в этих условиях приводит к возрастанию давлений цикла и температур в процессах впуска и сжатия, а также к увеличению коэ ициента теплоотдачи от газов к стенкам цилиндра (см. п. 2 гл. II). При условии сохранения уровня теплона-пряженности двигателя, т. е. сохранения средней величины теплового потока через стенки камеры сгорания, требуется для компенсации увеличения теплоотдачи на линии сжатия снижать теплоотдачу по линии горения—расширения путем уменьшения температур газов за счет увеличения коэффициента избытка воздуха а. [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...