Паровые турбины. Газотурбинные установки. Двигатели внутреннего сгорания, страница 35

2.  Что такое рабочее тело газотурбинной установки?

3.  В чем состоят отличия в расчетах рабочего процесса газовой и паровой турбин?

4.  Что такое внутренний КПД цикла ГТУ?

5.  Чем отличаются циклы ГТУ со сгоранием p=const и V=const?

6.  Какие потери имеют место в ГТУ?

7.  Какие способы экономичности в ГТУ существуют и за счет чего они осуществляются?

8.  Что такое регенерация тепла уходящих газов в ГТУ?

9.  В чем преимущества ступенчатого сгорания топлива в ГТУ?

10.  Какие требования предъявляются к топливу для ГТУ?

3. Двигатели внутреннего сгорания

3.1. Краткие сведения из истории развития двигателестроения

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – это такой тепловой двигатель, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива в рабочем цилиндре, преобразуется в механическую работу. Преобразование тепловой энергии в механическую осуществляется посредством передачи энергии расширения продуктов сгорания на поршень, возвратно–поступательное движение которого, в свою очередь, через кривошипно–шатунный механизм преобразуется во вращательное движение коленчатого вала, приводящего в движение гребной винт, электрический генератор, насос или другой потребитель энергии.

История развития ДВС насчитывает свыше 125 лет. Первый промышленный ДВС был сконструирован в I860 г, Ленуаром (Франция). Это был двухтактный двигатель, работавший на светильном газе с воспламенением от электрической искры. В 1876 г. немецкий инженер Отто создал четырехтактный газовый двигатель, получивший широкое промышленное применение.

Первый экспериментальный ДВС с воспламенением от сжатия был сконструирован в 1897 г. Р. Дизелем (Германия) и впоследствии назван его именем. Однако этот двигатель, работавший на керосине, не оправдал возлагаемых на него надежд. Первый промышленный дизель был построен в 1899 г. на заводе Э. Нобеля (ныне завод «Русский дизель»), который в 1898 г. купил патент у Р. Дизеля. На заводе конструкция двигателя была существенно переработана с целью обеспечения условий работы дизеля на сырой нефти. Только с переходом на сырую нефть двигатель с воспламенением от сжатия получил признание как наиболее экономичный двигатель. На первом русском дизеле мощностью 18 кВт расход сырой нефти составил 0,3 кг на 1 кВт–ч, что было почти на 30 % меньше расхода керосина на двигателе Р. Дизеля.

Кроме завода Э. Нобеля дизели вскоре начал выпускать и Коломенский завод. В России с самого начала развернулись работы по созданию отечественных дизелей оригинальной конструкции. Впервые в мировой практике были построены реверсивный двигатель и двигатель с противоположно движущимися поршнями (в 1908 г.).

В России в 1903 г. был построен и первый в мире теплоход-судно с двигателем внутреннего сгорания. Это нефтеналивная трехвинтовая баржа, на которой были установлены три отечественных дизеля мощностью 88 кВт каждый при частоте вращения 240 мин– 1 с электропередачей мощности гребным винтам.

Развитие отечественного двигателестроения сопровождалось разработкой вопросов теории рабочего процесса и конструкции двигателей. Теорию расчета теплового процесса двигателя внутреннего сгорания разработал профессор Московского высшего технического училища (ныне МВТУ им. Н. Э. Баумана) В. И. Гриневецкий. В 1907 г. он опубликовал монографию «Тепловой расчет рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания». Предложенный им метод расчета рабочего цикла был положен в основу современной теории процессов ДВС и развит в дальнейшем Н. Р. Брилингом, Е. К. Мазингом, Б. С. Стечкиным, А. Н. Шелестом и др.

Последние достижения в области ЭВМ позволили успешно использовать математическое моделирование при создании и доводке дизелей. В результате длительные и дорогостоящие экспериментальные исследования все чаще заменяют вычислительным экспериментом на ЭВМ, что резко снижает затраты и уменьшает время, необходимое для разработки новых конструкций дизелей.