Тепловой расчет дизельного двигателя, паровой турбины, термодинамический расчет цикла газотурбинной установки (стр. 7 )

38

Рисунок 16 – Зависимость часового расхода топлива от степени повышения давления воздуха в компрессоре

Полученные графические зависимости наглядно отображают сделанные ранее выводы об оптимальности режима работы газотурбинной установки при равным 6. При этом режиме наблюдаем максимум КПД и удельной эффективной работы, а также минимум расхода топлива и воздуха.

39

Ответы на контрольные вопросы
В чем состоит сущность 4-тактного процесса? Приведите индикаторную диаграмму.

Рабочий цикл в четырехтактном двигателе состоит из следующих тактов: впуск, сжатие, рабочий ход (горение и расширение), выпуск. В конце сжатия, приблизительно за (18 – 20)˚С до подхода поршня к ВМТ происходит впрыск  топлива. Эта смесь сжимается до давленияPс (до 20 МПа) и температура повышается до (300 – 500) ˚С. Сжатый и нагретый воздух впрыскивается форсункой и эта смесь самовоспламеняется, происходит расширение газов, т. е. их работа, затем происходит выпуск отработавших газов.

Таким образом, рабочий цикл в четырехтактном двигателе происходит следующим образом (см. рис. 19 - 20):

первый такт – впуск – поршень движется от ВМТ к НМТ, при этом цилиндр наполняется свежей порцией воздуха; второй такт – сжатие – поршень движется от НМТ к ВМТ, т. е. уменьшается объем цилиндра, повышается температура и давление; третий такт – горение и расширение – поршень движется от ВМТ к НМТ, в начале такта интенсивно сгорает топливо, поступившее в цилиндр и воспламенившееся в конце второго такта, во время расширения газы совершают полезную работу, поэтому третий такт называется также рабочим ходом; четвертый такт – выпуск – поршень движется от НМТ к ВМТ и выталкивает отработавшие газы через открытый выпускной клапан.

Рисунок 17 – Индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

40

Рисунок 18 – Развернутая индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

2. Объясните принцип работы 2-тактного ДВС. Покажите индикаторную диаграмму.

Рабочий цикл в двухтактном двигателе происходит за два хода поршня. Если четырехтактный двигатель только половину времени, затраченного на цикл, работает как тепловой двигатель, а остальное время работает как насос, то двухтактный работает как тепловой двигатель практически все время (см. рис. 19 - 20).

В двухтактных очистка цилиндра от продуктов сгорания и наполнение их свежим зарядом происходит только при движении поршня вблизи НМТ.

Рисунок 19 – Индикаторная диаграмма двухтактного двигателя

41

Рисунок 20 – Развернутая индикаторная диаграмма двухтактного двигателя

3. Что такое цетановое и октановое число топлива?

Цетановое число – это численный показатель топлива, оценивающий самовоспламеняемость дизельного топлива. Таким образом, цетановое число дизельного топлива показывает его способность к самовоспламенению, т. е. чем оно выше, тем топливо самовоспламеняется при более низкой температуре.

Октановое число – антидетонационная характеристика бензина. Это важнейший показатель качества бензина. Чем выше октановое число у бензина, тем лучше происходит его сгорание, тем меньше его детонационные свойства.

4. Изобразите в диаграмме i – S процесс многоступенчатой паровой турбины.

42

43

Рисунок 21 – Процесс расширения пара в многоступенчатой турбине активного типа вi – sдиаграмме

Рисунок 22 – Процесс расширения пара в многоступенчатой турбине реактивного типа вi – sдиаграмме

44

5. Изобразите  треугольники скоростей для активной ступени.

Рисунок 23 – Треугольники скоростей активной ступени (w1>w2)

6. Какова связь между соотношением давлений сжатия в компрессоре и соотношением граничных абсолютных температур цикла?

Есть две граничные температуры: температура наружного воздуха и температура после камеры сгорания. Чем выше давление, тем выше температура после камеры сгорания, тем мощность турбины больше.

45

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы были закреплены знания устройству и принципу действия основных видов тепловых двигателей (двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины), получены практические навыки термодинамического расчета этих двигателей, в т. ч. изучено влияние изменения основных параметров термодинамического цикла на коэффициент полезного действия двигателей.

В целом данная работа расширила мой кругозор о разнообразии тепловых машин, познакомила со специальной литературой по дисциплине и не только, из которой я почерпнул для себя некоторые технические особенности конструкции и принципа действия изучаемых тепловых двигателей, что ввиду ограниченности академического времени не может быть отражено в лекционном материале. Хотя, в принципе, на это и направлена основная идея внедрения в образовательный процесс курсовых работ, проектов и др.

46

Библиографический список

Двигатели внутреннего сгорания (тепловозные дизели и газотурбинные установки). Учебник / , , и др. М.: Транспорт, 1980. 384 с. Стационарные паровые турбины. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебник. М.: Энергоатомиздат, 1990. 640 с. Теплотехника / Под ред. . М.: Высшая школа, 1981. 480 с. Нагнетатели и тепловые двигатели: Методические указания к курсовой работе / , ; Омский гос. университет путей сообщения. Омск, 2008. 44 с.

47