Теплотехника Учеб. для вузов А. П. Баскаков, Б. В. Берг, О. К. Витт и др (943465), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Тонкость распыливания и дальнобойность факелов в неразделенных камерах обеспечиваются благодаря высокому давлению впрыска топлива (60 в 100 МПа). В разделенных камерах сгорания происходит более качественное смесеобразованне, что позволило существенно снизить давление впрыска !80 топлива (8 — 13 МПа), а также использовать более дешевые сорта топлива. В газовых двигателях газообразное топливо и воздух по соображениям безопасности подаются по отдельным трубопроводам.
Дальнейшее смесеобразование асуп!ествляется или в специальном смесителе до их поступления в цилиндр (заполнение цилиндра в начале хода сжатия производится готовой смесью), нлн в самом цилиндре, куда они подаются раздельно. В последнем случае вначале цилиндр заполняется воздухом н затем по ходу сжатия в него через специальный клапан подается газ под давлением 0,2— 0,35 МПа, Наибольшее распространение получили смеснтели второго типа. Воспламенение газовоздушной смеси осуществляется электрической искрой или раскаленным запальным шаром — калоризатором. В соответствии с различными принципами смесеобразования различаются и требования, которые предъявляют карбюраторные двигатели и дизели к применяемым в них жидким топливам.
Для карбюразорного двигателя важно, чтобы топливо хорошо испарялось в воздухе, который имеет температуру окружающей среды. Поэтому в них применяют бензнны. Основной проблемой, препятствующей повышению степени сжатии в таких двигателях сверх уже достигнутых значений, является детонация. Упрощая явление, можно сказать, что это . преждевременное самовоспламенение горючей смеси, нагретой в процессе сжатия. Прн этом горение принимает характер детонационной (ударной, несколько напоминающей волну от взрыва бомбы) волны, которая резко ухудшает работу двигателя, вызывает его быстрый износ и даже поломки. Для ее предотвращения выбираю~ топлива с достаточнп высокой температурой воспламенения или добавляют в топливо антидетонаторы — вещества, пары которых уменьшают скорость реакции.
Наиболее распространенный антидетонатор .- тетраэтил свинца РЬ (СзНз), — сильнейший яд, действующий на мозг человека, поэтому при обращении с этилированным бензином нужно быть крайне осторожным. Соединения, содержащие свинец, выбрасываются с продуктами сгорания в атмосферу, загрязняя и ее, и окружающую среду (с травой ~азонов свинец может попасть в пищу скоту, оттуда — в молоко и т. д. ). Г!оэтому потребление этого экологически опасного антидетонатора должно быть ограничена, и в ряде городов меры в этом отношении принимаются.
Для определения склонности данного топлива к детонации устанавливают режим, при котором он<> (естественно, в смеси с воздухом) начинает детониронать и специальном двигателе со строго заданными параметрами. Затем на этом же режиме подбирав>т состав смеси изооктана С>Н<» (труднодетонирующега топлива) с Н-гептаном С>Н>«(легкодетоннрующим топливом), при котором тоже возникает детонация. Процентное содержание изооктана в этой смеси называется октановым чяслом данного топлива и является важнейшей характеристикой топлив для карбюраторных двигателей. Автомобильные бензины маркируют по октановому числу (АИ-93, А-76 и т. п.). Буква А обозначает, что бензин автомобильный, И октановое число, определенное специальными испытаниими, а цифра после букв — само октановое число. Чем оно выше, тем меньше склонность бензина к детонации и тем выше допустимая степень сжатия, а значит, и экономичность двигателя.
У авиационных двигателей степень сжатия выше, поэтому октановое число авиационных бензинов должно быть не меньше 98,8. Кроме того, авиационные бензины должны более легко испаряться (иметь низкую температуру «кипения») в связи с низкими температурами на больших высотах В дизелях жидкое топливо испаряется в процессе горения при высокой температуре, поэтому испаряемость для них роли не играет. Однако при рабочей температуре (температуре окружающей среды) топливо должна быть достаточно жидкотекучим, т. е. иметь достаточно низкую вязкость.
От :лаго зависит безотказная подача топлива к насосу и качество распылении его форсункой. Поэтому для дизельного топлива важна прежде всего вязкость, а также содержание серы (это связано с экологией). В маркировке дизельного топлива ДА, ДЗ, ДЛ и ДС буква Д обозначает — дизельное топливо, след) ющая буква А — арктическая (темпе(атура окружающего ноздуха, при которо < применяется зто топливо <«= — 30 'С',, 3— зимнее (1«=0 —: — 30 'С), Л - -,>етнее (1о)0*С) н С вЂ” специальное, по >учаемое из малосернистых нефтей (1«) = 0'С).
3!.3. >ЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВЕ Выражение индикаторной чан<ности двигателя, Вт, имеет вид А>, = — 1.,п„, 2 т (21. 1) где ле — частота вра<цения вала, об/с; г — число цилиндров; т — коэфф щиент тактности (для четырехтактного д<игателя т =2, для двухтактного т = !), Д— индикаторная работа, совершаема > в одном цилиндре за один цикл, Дж; (з=р,(>«. (21,2) где  — секундный расход топлив >, кг/с; <3,' — низшая теплота сгорания, >(ж/кг.
Индикаторный КПД у карб»раторных двигателей Ч,=0,25 —;0,40; г дизелей >1, = 0,40 —; 0,53. К эффективным показателя> относятся эффективная мощность, эф рективный и механический КПД и у>алиный эффективный расход топлива. Эффективная мощ <ость (Л>,) — это мощность на валу дв> гателя, 181 Здесь р, — среднее индикаторное давление, представляющее собой такое условно-постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одног< хода, совершает работу, равную работ< газов за весь цикл. Графически оно определяется нысотой прямоугольника (рис. 21.4), п> ошадь и основание которого соответ< твенно равны площади и длине индикаторной диаграммы.
Индикаторный КПД есть до. я подведенной теплоты Я, превращеннсй в индикаторную работу, т. е. Ч,= А>,/<)= Л),/()Г),', (УЛ 3) 182 Ркс, 21.4. Индикаторная диаграмма ДНС она меньше индикаторной мощности на механические потери в узлах трения двигателя, а также мощности, расходуемой на привод вспомогательных механизмов н агрегатов. Указанные затраты мощности и механические потери оцениваются механическим КПД, который имеет вид 9 .„=М,/М (21.4) и составляют 8 — 30 о', индикаторной мощности, т. е.
т)„„=0,7+0,92. Эффективный КПД есть доля подведенной к двигателю теплоты, превращенной в эффективную работу: т1„,„= Ж„/В(),'. (21.5) Эффективный и индикаторный КПД связаны между собой соотношением т1,= =ЧЛ х' Эффективный КПД у карбюраторных двигателей тп =0,22 †; 0,3, а у дизелей Я, = 0,3 —: 0,42. Удельный эффективный расход топлива — это расход топлива, приходящийся на единицу эффективной мощности двигателя Ь, = В/М,.
Для разных типов двигателей Ь,.= = 162 †: 330 г/(кВт.ч), причем наименьшие показатели Ь, имеют четырехтактные дизели. 21.4. ТЕПЛОВОВ 6АЛАИС ДВИГАТЕЛЯ Распределение теплоты, подведенной к двигателю с топливом, на полезно использованное и потери дает тепловой баланс диигателя, который называется внешним тепловым баланс о м. Обычно ои составляется для 1 кг жидкого или 1 м' газообразного топлива В общем виде тепловой баланс двигателя можно записать следующим образом: где с), — теплота, превращенная в эффективную работу; О, — теплота, унесенная отработавшими газами; 1;!„„,— геплота, отведенная охлаждением двигателя; Ц, — остаточные, трудноопределимые потери (от химической и механической неполноты сгорания и др.).
В уравнении (21.6) отсутствует слагаемое, учитывающее затраты теплоты топлива на механические потери С)„,. Это объясняется тем, что основное количество теплоты механических потерь (трения) отводится охлаждающей водой и маслом и входит в (),„„ а некоторая ее часть включается в остаточные потери. В зависимости от конструктивных и эксплуатационных факторов различных ДВС отдельные составляющие уравнения (21.6) имеют примерно такие значения (в процентах от Я,'): д,=(1З, ° 100/С!3: д,= 22 . 42 ог~; юг=25 — '55 о~о, д =!Π—:35 Я; 4,„=2 —:10 9ю Отдельные составляющие теплового баланса зависят от нагрузки двигателя.
По мере снижения нагрузки от полной до 50 о' эффективный КПД меняется незначительно, на 2 — 3 7о своего максимального значения, но затем резко падает (до нуля на холостом ходу). Значительная часть теплоты (до 70 78') теряется с отработавшими газами и с охлаждающей водой (или с воздухом при воздушном охлаждении). Экономичность ДВС можно значительно повысить, если использовать эту теплоту, например, для горячего водоснабжения. зыь токсичность выхлопных ГДЗОВ ДВС Двигатели внутреннего сгорания сегодня являются основными загрязнителямн воздушного бассейна. В ФРГ, например, автомобильный транспорт, потребляя 12 чй общего расхода топлива в стране, дает 50 Я общего количества вредных выбросов. Особенно плохо, что основная масса выхлопных газов от автомобилей выбрасывается в местах с высокой концентрацией людей (городах), причем на уровне роста человека (особенно детей), где газы не рассеиваются на большие расстояния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
