К такого рода газовым циклам теплосиловых установок относятся
циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), циклы газо_ и паровых
Турбинных установок (ГТУ, ПТУ), а также обратные циклы холодильных
Установок и тепловых насосов.
Рассмотрим теоретические циклы указанных теплосиловых установок.
Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания
Двигатели внутреннего сгорания представляют собой тепловые
Двигатели поршневого типа, в которых выделение теплоты происходит
За счет сгорания топлива в рабочем цилиндре двигателя.
Эти двигатели широко используются для привода транспортных и
Грузоподъемных машин, а также для привода электрогенераторов.
Различают три типа четырехтактных двигателей внутреннего сгорания:
Быстрого сгорания с внешним зажиганием; 2) медленного сгорания с само-
Воспламенением; 3) смешанного типа.
Принцип действия двигателей первого типа заключается в следующем
(рис. 6.1). При перемещении поршня 1 из крайнего левого положения в
Цилиндре 2 направо открывается впускной клапан 3, и цилиндр заполняется
Смесью бензина с воздухом, приготовленной в специальном устройстве,
Карбюраторе (поэтому такие двигатели часто называют карбюраторными).
Этот такт называется всасыванием.
Рис. 6.1. Схема двигателя внутреннего сгорания
В тот момент, когда поршень оказывается в крайнем правом поло-
Жении, впускной клапан закрывается, и происходит сжатие горючей смеси
(второй такт). По достижении поршнем некоторого предельного левого
Положения с помощью электрической свечи зажигания 5 происходит искро-
Вое зажигание топливовоздушной смеси, которая сгорает очень быстро при
Практически неизменном положении поршня, т. е. практически при постоян-
Ном объеме. Затем в результате расширения продуктов сгорания происходит
Перемещение поршня слева направо вплоть до крайнего правого его положе-
ния (третий такт _ рабочий ход). В этот момент открывается выпускной
Клапан 4 и происходит выброс части продуктов сгорания через выпускной
Клапан под действием избыточного давления в цилиндре. В результате пере-
Мещения поршня справа налево происходит выталкивание продуктов
сгорания из цилиндра (четвертый такт _ выпуск). Затем цикл повторяется.
В двигателях второго типа, называемых дизельными двигателями,
Используется тяжелое нефтяное (дизельное) топливо. При этом вместо свечи
5 (см. рис. 6.1) устанавливают форсунку для подачи распыленного топлива.
На такте всасывания цилиндр такого двигателя заполняется не горючей
Смесью, а воздухом, который в результате последующего интенсивного
Сжатия нагревается до высокой температуры, существенно превышающей
Температуру воспламенения топлива. В конце такта сжатия в цилиндр начи-
Нает подаваться топливо, распыляемое сжатым воздухом, поступающим от
Компрессора. Топливо поступает в цилиндр и медленно сгорает одновремен-
Но с перемещением поршня слева направо. В результате на протяжении всего
Времени сгорания топлива давление в цилиндре остается практически
Постоянным и равным давлению в конце такта сжатия. Остальные процессы
Протекают так же, как и в карбюраторных двигателях.
В двигателях третьего типа, называемых бескомпрессорными дизель-
Ными двигателями, такты всасывания и сжатия происходят так же, как в
Двигателях второго типа, однако дизельное топливо, впрыскиваемое в
Цилиндр в конце сжатия, распыляется не за счет компрессорного воздуха, а в
результате предварительного сжатия до весьма высокого давления в плун-
Жерном топливном насосе. В результате обеспечивается весьма тонкое рас-
Пыление топлива. Первая порция его при этом сгорает очень быстро, обеспе-
Чивая, так же как и в двигателях первого типа, существенное повышение
Давления при практически постоянном объеме. Остальная часть топлива
Подается в цилиндр и сгорает медленно, одновременно с перемещением
Поршня слева направо, т. е. практически при постоянном давлении, как и в
Двигателях второго типа. Именно поэтому этот тип двигателей называется
Смешанным.
Теоретическим циклом двигателей быстрого сгорания является приве-
денный на рис. 6.2, а цикл с изохорным подводом теплоты (цикл Отто).
Процессы 0 _ 1 и 1 _ 0, т. е. всасывание и выпуск, не являются термо-
динамическими и поэтому не рассматриваются. Сжатие 1 _ 2 и рабочий ход