Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Двигун внутрішнього згорання




 

Двигун внутрішнього згорання — це тип дви­гуна, теплова машина, в якій хімічна енергія пали­ва (звичайно застосовується рідке або газоподібне вуглеводневе паливо), що згоряє в робочій зоні, перетвориться на механічну роботу.

Одним із найпоширеніших видів теплової ма­шини є двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ), який нині широко використовується в різних транспорт­них засобах, зокрема в автомобілях.

Розглянемо принцип дії чотиритактного двигу­на внутрішнього згоряння. Основним його елементом є циліндр із поршнем, усередині якого відбувається згоряння палива (звідси походить назва двигуна). Як правило, їх декілька. Тому кажуть про дво-, чотири- чи вось- мициліндрові двигуни. Перший такий двигун був побудований 1876 р. в Німеччині Н. Отто.

Циліндр має два отвори з клапанами — впуск­ним і випускним. Робота ДВЗ грунтується на чоти­рьох послідовних процесах — тактах, які весь час повторюються. Перший такт — це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається донизу (мал. 1).

Мал. 1

Після того, як поршень досягне нижньої точки, всмоктування палива припиняється й обидва кла­пани закриваються. Під час другого такту, коли поршень рухається вгору, відбувається стискання суміші, внаслідок чого її температура підвищу­ється. У верхній точці поршня суміш запалюється електричною іскрою від свічки. Вона миттєво спа­лахує й тисне на поршень. Сила тиску штовхає пор­шень донизу, відбувається третій такт — робочий хід, під час якого виконується робота. За допомо­гою шатунного механізму рух поршня передається колінчатому валу, який з’єднано з колесами авто­мобіля. Виконуючи роботу, суміш розширюється й одночасно охолоджується. Після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вгору відбувається четвертий такт — випуск відпрацьованих газів. Таким чином, робочий цикл чотиритактного дви­гуна завершується, і згодом усе починається з пер­шого такту. Оскільки з чотирьох тактів ДВЗ лише один — робочий, двигун має інерційний меха­нізм — маховик. Він запасає енергію, за рахунок якої колінчастий вал обертається під час виконання рехти тактів.

 

 

Парова та газова турбіни

 

Для перетворення теплової енергії у ме­ханічну на теплових і атомних електростан­ціях використовують турбіни. Турбіни як ос­новний рушійний елемент застосовують та­кож у газотурбінних двигунах, що широко використовуються в авіації. Залежно від робочого тіла (пари чи газу) розрізняють парові і газові турбіни.

В основу дії турбін покладено обертання колеса з лопатями під тиском водяної пари чи газу. Цю ідею людина здавна реалізувала в роботі вітряків і водяних млинів: потік води тисне на ковші колеса млина і під дією ваги води змушує їх обертатися (мал. 2).

У парових турбінах перетворення енергії відбувається через різницю тисків водяної пари на вході (вхідний паропровід 1) і виході (вихідний паропровід 2) (мал. 3). Тому вона має блоки високого і низького тиску. На шляху водяної пари знаходяться робочі колеса 3 з лопатями, яких, як пра­вило, кілька. Пара, що виробляється в па­ровому котлі теплоелектростанції, спрямо­вується під високим тиском по вхідному паропроводу 1 до робочих коліс. Вона тис­не на їхні лопаті, через що турбіна обер­тається.

Таким чином, теплова енергія водяної пари, виробленої в теплоенергетичній уста­новці електростанції, завдяки турбіні пере­творюється в механічну енергію. У свою чергу, за допомогою особливого пристрою, який називається генератором, механічна енергія перетворюється в електричну.

Парові турбіни сучасних теплоелектро­станцій розвивають потужність до 1300 МВт.

У газових турбінах додатково встанов­люють спеціальну камеру згоряння, до якої упорскується паливо. Стиснуте в ній повітря має дуже високу температуру, і то­му упорснуте паливо запалюється. Відбу­вається стрімке підвищення його темпера­тури. Під високим тиском газ тисне на ло­паті робочого колеса, обертаючи газову турбіну. Частину енергії вона віддає ком­пресору, який нагнітає повітря в камеру згоряння. Інша її частина йде на виконан­ня роботи рушійним елементом газотур­бінного двигуна, наприклад гвинтом літака, колесом автомобіля, валом електрогенератора тощо.

Потужність сучасних газових турбін досягає 100…150 МВт.

 

 

Реактивний двигун

Реакти́вний двигу́н — двигун-рушій, що створює реактивний рух внаслідок швидкого витікання робочого тіла із сопла, найчастіше робочим тілом є гарячі гази, що утворюються внаслідок спалювання палива у камерах згоряння. Бувають турбореактивні, пульсуючі (безкомпресорні), прямоточні (ефективно працюють тільки при надзвукових швидкостях) та ракетні двигуни.

На відміну від поршневих двигунів, робочий процес у реактивних двигунах здійснюється безупинно. У камеру згоряння авіаційних реактивних двигунів роздільно подаються паливо з паливних баків і повітря, що забирається з атмосфери. Повітря піддається стиску, проходячи через дифузор (у прямоточних реактивних двигунах) чи турбіну. Відповідно до перетворень, яким піддається горюча суміш, камеру згоряння умовно поділяють на три зони. У першій паливо випаровується й утворює горючу суміш. У другій відбувається згоряння паливно-повітряної суміші. У третій продукти згоряння, температура яких досягає 2 300 °C, розбавляються повітрям, після чого їх можна подавати на турбіну, не побоюючись зруйнувати її лопаті. На виході з турбіни гази попадають у форсажну камеру. Сюди при необхідності подається додаткова порція палива, при згорянні якої одержують додаткову потужність.

Згоряння реактивних палив супроводжується утворенням нагару на форсунці, головці і стінках робочої камери. Нагар утворюється тим більше, чим вище температура кипіння, в'язкість і густина палива, а також вміст у ньому ароматичних вуглеводнів. Нагароутворення змінює гідравлічні характеристики форсунок, якість розпилення погіршується, що приводить до підвищеної димності двигуна. Робочий процес у газотурбінних установках подібний до процесу, що протікає в реактивних двигунах. В тому і в іншому випадку в камеру згоряння роздільно подають паливо і стиснене повітря. У першій зоні відбувається сумішоутворення, потім виникають зони активного горіння і догорання суміші. Продукти згоряння обертають колесо газової турбіни. Істотною відмінністю є те, що в газотурбінних установках немає форсажної камери. У газових турбінах продукти згоряння також розбавляються великою кількістю повітря, у результаті чого температура знижується з 1 800-2 000 °C до 600-850 °C. Таким чином, загальна кількість повітря, що витрачається, у кілька разів більша за стехіометрично необхідну. Однак кількість первинного повітря, яке подається в камеру згоряння, становить 25-35% від усієї кількості, так що коефіцієнт його надлишку при горінні дорівнює 1,1-1,5. Через великі втрати тепла ККД найпростіших газотурбінних установок становить 20-26%, комбінованих (обладнаних дизель-генератором з наддувом) – до 40%.

Стаціонарні газотурбінні установки при відповідній підготовці можуть споживати усі види палива, включаючи тверде (пилоподібне) і газоподібне.

Схема реактивного авіадвигуна:
1) Впуск повітря; 2) Знижений тиск компресії; 3) Підвищений тиск компресії;
4) Горіння; 5) Вихлоп; 6) Гарячий тракт; 7) Турбіна; 8) Камера згорання;
9) Холодний тракт; 10) Повітрязабірник

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2017-02-25; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 3050 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Два самых важных дня в твоей жизни: день, когда ты появился на свет, и день, когда понял, зачем. © Марк Твен
==> читать все изречения...

2352 - | 2176 -


© 2015-2025 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.