Рассчитать : Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты .
Исходные данные и допущения для заданий 2 и 3 взять из 1 задания. Таблица расчетных формул составляется исходя из процессов, происходящих для заданных циклов ДВС.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается различие рабочих и тепловых диаграмм термодинамических циклов с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто) и при постоянном давлении (цикл Дизеля)?
2. Каковы допущения, используемые для теоретических термодинамических циклов?
3. В чем заключаются особенности термодинамического цикла со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера) применительно к рабочей (p-v) и тепловой (Т-
s) диаграммам?
4. Как определить удельное количество подведенной и отведенной теплоты в термодинамическом процессе?
5. Что такое среднее индикаторное давление в цикле?
6. Из каких основных узлов состоит поршневой ДВС?
7. Какие типы ДВС существуют и какие термодинамические циклы с ними связаны?
8. Какие характерные точки выделяют на термодинамических циклах ДВС?
Практическое занятие № 7
Поршневые газовые машины . Двигатель Стирлинга .
Цель работы: Изучение принципа действия газовых двигателей поршневого типа.
План проведения занятия:
1. Рассмотрение теоретических сведений.
2. Ответы на контрольные вопросы.
Краткие теоретические сведения
Недостатком большинства тепловых машин с однофазным рабочим телом является то, что температура рабочего тела растет с подводом теплоты, а при отводе теплоты – уменьшается. Максимальная температура в процессе подвода теплоты значительно выше средней температуры в нем, а минимальная температура в процессе отвода теплоты – значительно ниже средней температуры. КПД такой тепловой машины значительно ниже максимально возможного значения КПД, которым является КПД цикла Карно с подводом теплоты при температуре нагревателя (максимальной температуре цикла) и отводом теплоты при температуре охладителя (минимальной температуре цикла).
|
|
|
Особенностью рабочих процессов всех ДВС является то, что рабочее тело в цикле претерпевает химические превращения и требует замены, то есть для работы ДВС необходим или постоянный контакт с атмосферой, или необходимо иметь запас рабочего тела и предусмотреть технические устройства для отвода выпускных газов.
В принципе существует возможность создать тепловую машину, работающую по циклу Карно (рис. 7.1). Рабочим телом ее будет являться двухфазный теплоноситель. Однако ей будут свойственны два серьезных недостатка. В ее состав должны входить машины расширения и сжатия, работающие в двухфазной области с недопустимо малым ресурсом. Кроме того, максимальная температура подвода теплоты ограничена критической температурой рабочего тела, а для того, чтобы хотя бы приблизиться к этому ограничению, необходимо работать с большими максимальными давлениями цикла. Паровые машины, работающие по циклу Ренкина (паротурбинному), за счет некоторого уменьшения КПД избавлены от первого недостатка машины Карно. Однако ограничение по максимально допустимому давлению сильно ограничивает их КПД.
|
|
|
47
Рис. 7.1. Машина Карно: а – конструкция; б – цикл
Двигатель Стирлинга –это газовый двигатель поршневого типа,сочетающий всебе высокий КПД цикла Карно, независимость от источника паровых машин с отсутствием жестких ограничений по максимальной температуре рабочего тела. Достоинства двигателя Стирлинга:
· КПД, равный КПД цикла Карно, что делает эффективной работу двигателя даже
при относительно небольшой разнице температур между источником и стоком теплоты;
· независимость рабочих процессов в двигателе от источника теплоты;
· возможность работы при незаменяемом рабочем теле;
· относительно небольшое максимальное давление цикла;
|
|
|
· низкий шум работы.
Недостатки двигателя Стирлинга:
· так как источник теплоты – внешний, то двигатель медленно реагирует на
изменение подводимого теплового потока и переход от одного режима работы к другому продолжается долго, что затрудняет применение двигателей данного типа в транспортных средствах;
· двигатель Стирлинга требует больших размеров охладителей по сравнению с ДВС,
обладает по сравнению с ДВС меньшей удельной мощностью при примерно равном КПД;
· двигатель Стирлинга дороже аналогичного ДВС.
На нынешнем этапе технического развития двигатели Стирлинга не выдерживают конкуренции двигателей других типов и используются там, где двигатели других типов малоприменимы. В настоящее время двигатели Стирлинга используются:
· в тепловых электростанциях малой мощности. Используется возможность
эффективной работы при малой разнице температур между источником и стоком теплоты. Источником теплоты энергии могут являться выхлопные газы, горячая вода технологического происхождения или гейзеры и т.п. Электростанции данного типа успешно производит новозеландская компания WhisperGen;
|
|
|
· в солнечных электростанциях. В 2005 г. В Калифорнии (США) был принят план по
строительству солнечных электростанций с двигателем Стирлинга общей мощностью 500 МВт. Площадь зеркал концентраторов этих электростанций должна составить примерно 19 км2.
· в силовых установках подводных лодок. Подводные лодки класса «Готланд» (Швеция, серия с 1996 г.) оснащены двумя двигателями Стирлинга типа V4-275R. Эти двигатели, работающие на смеси дизельного топлива и перекиси водорода, позволяют лодке поддерживать подводный ход в течение 20 суток без всплытия и связи с атмосферой.
· - в радиоизотопных силовых установках космических аппаратов. Примером может являться силовая установка SRG (NASA, США). Источником теплоты в ней служит капсула с плутонием-238 весом 1,44 кг. Электрическая мощность установки –
100…120 Вт.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 224; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!