Классификация тепловых двигателей. Основные понятия и определения.
Тепловые двигатели предназначены для преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива, в механическую. Тепловые двигатели подразделяют на двигатели с внешним сгоранием (паровые машины, паровые турбины и др.) и двигатели внутреннего сгорания. Интенсивно развивается другая группа двигателей внутреннего сгорания, куда входят реактивные двигатели и газовые турбины, процесс сгорания в которых осуществляется непрерывно.
(ДВС). В этих двигателях основные процессы — сжигание топлива, выделение теплоты и ее преобразование в механическую работу — происходят непосредственно внутри двигателя.
Пространство, ограниченное стенками цилиндра, головкой и поршнем, называют камерой сгорания. В него вводятся топливо и воздух, необходимый для сгорания топлива.
При сгорании топливовоздушной смеси выделяется большое количество тепла, а образующиеся при этом газы давят на поршень и перемещают его в цилиндре. Поступательное движение поршня передается через шатун на коленчатый вал, где оно преобразуется во вращательное движение. Процесс сгорания в поршневом двигателе осуществляется в ограниченном объеме камеры сгорания, и для совершения полезной работы используется расширение продуктов сгорания. После стадии расширения газов для сжигания новой порции топлива необходимо удалить отработавшие газы из рабочей полости двигателя и вновь создать топливовоздушную смесь соответствующего состава. Таким образом, возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре двигателя обеспечивает возможность сжигания топлива лишь последовательными порциями.
|
|
|
В поршневых двигателях внутреннего сгорания воспламенение рабочей смеси может осуществляться по двум, принципиально различным схемам. В одной схеме воспламенение смеси топлива с воздухом предусматривается от постороннего источника, обычно от электрической искры, в другой — смесь самовоспламеняется от горячего воздуха, нагретого в процессе сжатия.
двигатели с принудительным зажиганием и дизели называют четырехтактными: за один оборот коленчатого вала происходят впуск и сжатие, за следующий оборот—расширение и выпуск.
Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания
1-2 - изохорический подвод теплоты при сгорании топлива в цилиндре двигателя; 2-3 - адиабатическое расширение рабочего тела; 3-4 - изохорический отвод теплоты при выбросе отработанного газа в атмосферу; 4-1 - адиабатическое сжатие рабочего тела. Подвод теплоты производится при постоянном объеме
Реактивный двигатель. Рабочая смесь для реактивного двигателя, схема которого представлена на рис. 4, готовится, как правило, из жидкого топлива и окислителя, хранящихся в отдельных резервуарах специального бака 1, из которых они непрерывно подаются в камеру сгорания 4 специальными дозирующими насосами 2 и 7под давлением через форсунки открытого типа 6. Рабочим телом для реактивного двигателя являются продукты реакции окисления топлива (продукты горения топлива), которые при выходе из сопла 5 имеют высокую температуру и большую скорость истечения. Эти параметры рабочего тела позволяют создать значительную силу тяги у такого двигателя.
|
|
|
Газотурбинный двигатель.Газотурбинный двигатель (ГТД) представляет собой разновидность теплового двигателя, в конструкции которого имеются лопаточные машины. Особенностью работы является то, что превращение энергии горящего топлива в механическую работу происходит в нем непрерывно. В ГТД составные части рабочего цикла, включающего сжатие воздуха, отвод теплоты к рабочему телу и расширение, разобщены между собой и протекают в разных местах. В поршневых же двигателях процессы сжатия воздуха, подвода теплоты к рабочему телу и расширения, последовательно чередуясь, осуществляются в одном месте — рабочем цилиндре.
|
|
|
Сжигание топлива производится в специальной камере сгорания 8. Топливо в нее через форсунку подается насосом 3. Воздух, необходимый для горения топлива, поступает в двигатель через управляемое воздухозаборное устройство 6. Установленный на одном валу 4 с рабочим колесом газовой турбины 2,воздушный компрессор 5 сжимает его и подает в камеру сгорания 8. Продукты горения топлива из камеры сгорания, проходя через направляющий аппарат 9, поступают на лопатки рабочего колеса 2 и далеепогазоотводу 10 в атмосферу. Газовая турбина, имеющая рабочие органы в виде лопаток со специальным профилем, закрепленных на рабочем колесе 2, работает с высокой частотой вращения (100... 250 с-1), приводя в действие как воздушный компрессор 5, так и свободный вал 4 для передачи мощности потребителю 11.Для запуска ГТД служит специальный пусковой двигатель 12, который начинает проворачивать свободный вал 4, а электрическая свеча 7 осуществляет первоначальное зажигание топлива в камере сгорания 8.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1411; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!