Тепловые двигатели Поршневые ДВС

1.

Тепловые двигатели
Поршневые ДВС
1.1. Классификация ДВС.
1.2. Рабочий процесс и устройство ДВС.
1.3. Характеристики поршневых ДВС.
1.4. Показатели экономичности различных типов ДВС.
1.5. Особенности работы газовых ДВС.

2.

1.1. Классификация поршневых ДВС
1. По термодинамическому признаку: ε – V; ε – p; ε – V – p.
2. По виду топлива: жидкое; газовое; бинарное.
3. По способу смесеобразования: внутреннее; внешнее.
4. По способу газообмена и рабочему процессу: 4-х ; 2-х тактные.
5. По способу воспламенения: от источника; самовоспламенения.
6. По способу наполнения: без наддува; с наддувом.
7. По конструкции кривошипно-шатунного механизма.
8. По числу цилиндров и их расположению.
9. По степени быстроходности.
10. По способу охлаждения.
11. По назначению.

3.

1.2. Рабочий процесс и устройство ДВС

4.

Индикаторная диаграмма 4-х тактного поршневого ДВС

5.

Индикаторная диаграмма 2-х тактного поршневого ДВС

6.

1.3. Характеристики поршневых ДВС
Среднее давление теоретической диаграммы
Lm
pт
.
Vh

7.

paVa
p zVz
1 zr
ac 1 ;
Lm p z Vz Vc
n2 1
n1 1
Vz
zr
Vr
n2 1
n2 1
;
Va
ac
Vc
n1 1
n1 1 ;
Vh Vr Vc Va Vc Vc 1 .
ac 1
1 zr
p z 1 p z
pa
Lm
n2 1
n1 1
pm
;
V0 1
1
pa
ac 1
pz
1 zr
1
pm
;
1
n2 1 1 n1 1

8.

Среднее индикаторное давление – давление, численно равное
такому условному постоянному избыточному давлению, которое,
действуя на поршень, совершает за один его ход работу, равную
работе газов в цилиндре за один цикл.
pi pm ;
pi pm 1 ; φ = 0,92 – 0,98.
Двигатель
Li
pi ;
Vh
рi, МПа
Дизель с наддувом
0,8 – 2,5
Дизель без наддува
0,6 – 1,0
Газовый
0,6 – 1,9
Карбюраторный
0,7 – 1,2
pe pi pм .

9.

Индикаторная мощность – мощность, внутри цилиндра
Li pi Vh .
Li n 2
pi Vh n 2
Ni 3
z 3
z , кВт ;
10 60 i
10 60 i
Эффективная мощность – мощность, отдаваемая потребителю
и составляющая часть индикаторной мощности
pе Vh n 2
Nе
z , кВт.
3
10 60 i
N e Ni N м ;
pe D Cm z
Ne
.
3
4 10 i
2
N м N тр N нас N всп N пр .

10.

Механический КПД
Nм
pм
1
м 1
1
Ni
pi 1 p м
N e pe
м
.
Ni
pi
Тепловой баланс двигателя:
р
В Qн
i Ni ;
р
В Qн
.
pe
e Ne .
Индикаторный КПД – отношение количества теплоты, эквивалентного полученой индикаторной работе, ко всему количеству
теплоты, выделенному при сгорании топлива
Ni
i
;
р
B Qн
pi L0
i
;
р
v 0 Qн
Эффективный КПД
Ne
e
;
р
B Qн
ηe = ηi∙ηм .

11.

Удельный расход топлива
B
g ;
N
3600
gi р
, кг /( кВт.ч ).
Qн i
Размеры цилиндра
4 103 i N e
i Ne
D
35,69
.
pe Cm z
pe Cm z
S D; 0 ,7 1,75.

12.

1.4. ПОКАЗАТЕЛИ ЭКОНОМИЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ
ТИПОВ ДВС
КПД
Тип двигателя
ηi
ηe
Карбюраторный 0,22 ÷ 0,38 0,18 ÷ 0,30
Удельный расход топлива,
кг/(кВт.ч)
gi
ge
0,228 ÷ 0,305
0,286 ÷ 0,380
Дизельный
0,36 ÷ 0,56 0,27 ÷ 0,42
0,164 ÷ 0,214
0,218 ÷ 0,286
Газовый (CH4)
0,26 ÷ 0,48 0,21 ÷ 0,37
0,173 ÷ 0,251
0,216 ÷ 0,314
-
0,170 ÷ 0,204
Deutz (газовый)*
-
0,35 ÷ 0,42

13.

1.5. Особенности работы газовых ДВС
Свойства газовых и жидких топлив при стандартных условиях
Параметры
Газ
Жидкость
природный
попутный
сжиженный
(СН4)
(СН4 – 87 %)
(С3Н8-С4Н10)
tсамов, оС
650
550-600
ОЧ
110
ρпар, кг/м3
дизельное
бензин
500
320-360
550-600
95-100
95-100
35-40
60-80
0,68
0,80
2,16
-
-
ρж, кг/м3
415
-
532
800
750
tисп, оС
-161,4
-160
10
270-300
200-220
Qнр , МДж/кг
49,84
48,60
45,67
42,48
43,78
Q, Мдж/м3
33,24
32,49
34,75
35,67
35,80

14.

СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ В УХОДЯЩИХ ГАЗАХ
Двигатель
Вещество
дизельный
карбюраторный
Оксид углерода СО, %
0,2
6,0
Оксиды азота NОx, %
0,35
0,46
Углеводороды, %
0,04
0,40
Диоксид серы, SO2, %
0,04
0,007
Сажа, мг/л
0,30
0,05