Возможности компрессора.
Многоступенчатость поршневых компрессоров определяется количеством ступеней сжатия, объединенных между собой промежуточным охлаждением. Простейший одноступенчатый компрессор состоит из рабочего цилиндра и поршня, приводимого в возвратно-поступательное движение кривошипно-шатунным механизмом, который в свою очередь соединен коленчатым валом с приводным двигателем. На крышке цилиндра расположены нагнетательный и всасывающий клапаны. Промежуточное охлаждение обеспечивает теплообменник.
Такое устройство многоступенчатого поршневого компрессора позволяет качественно сжимать воздух до более высокого давления, степень которого определяется числом ступеней компрессора. Простота устройства и вытекающая из нее высокая ремонтопригодность делает такой компрессор незаменимым в технологических процессах, где требуется сжатие газа или воздуха в широком диапазоне от среднего до высокого давления.
17) Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловая машина, в которой подвод теплоты
к рабочему телу осуществляется за счет сжигания топлива внутри самого двигателя. Рабочим
телом в таких двигателях является на первом этапе воздух или смесь воздуха с
легковоспламеняемым топливом, а на втором этапе — продукты сгорания. В таких
двигателях рабочее тело можно рассматривать как идеальный газ.
Циклы ДВС классифицируют по способу подвода теплоты:
1) цикл со сгоранием при V=const (цикл Отто), реализуемый в карбюраторах ДВС;
2) цикл со сгоранием при p=const (цикл Дизеля), реализуемый в компрессорных дизелях;
3) цикл со смешанным сгоранием (при V=const, а затем при p=const), реализуемый в
бескомпрессорных дизелях (цикл Тринклера, иногда называемый циклом Сабатэ).
Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
p-V диаграмма цикла Отто
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
Цикл Тринклера— термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс дизельного двигателя со смешанным сгоранием. Объединяет в себе цикл Отто и цикл Дизеля. Идеальный цикл Тринклера состоит из процессов:
p-V диаграмма цикла Тринклера
1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение топливно-воздушной смеси.
2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).
3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).
4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.
5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).
Жидкое топливо, введенное в форкамеру при сравнительно невысоком давлении, распыляется струей сжатого воздуха, поступающего из основного цилиндра. Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием частично сохраняет преимущества цикла Дизеля перед циклом Отто — часть процесса сгорания осуществляется при постоянном давлении.
Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя. Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:
p-V диаграмма цикла Дизеля
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
18) Циклы газотурбинных установок (ГТУ)
Газотурбинные установки относятся к числу двигателей внутреннего сгорания. Газ, получившийся в результате сгорания топлива в камере сгорания, направляется на турбину. Продукты сгорания, расширяясь в сопловом аппарате и на рабочих лопатках турбины, производят на колесе турбины механическую работу.
ГТУ по сравнению с поршневыми двигателями обладают целым рядом преимуществ:
1) простота силовой установки;
2) отсутствие поступательно движущихся частей, что позволяет повысить механический к.п.д.;
3) получение больших чисел оборотов, что позволяет существенно снизить вес и габариты установки;
4) осуществление цикла с полным расширением и тем самым большим термическим к.п.д.
В основе работы ГТУ лежат идеальные циклы, состоящие из простейших термодинамических процессов. Термодинамическое изучение этих циклов базируется на предположениях аналогичных тем, которые были сделаны в предыдущем разделе (циклы ДВС), а именно: циклы обратимы, подвод теплоты происходит без изменения химического состава рабочего тела цикла, отвод теплоты предполагается обратимым, гидравлические и тепловые потери отсутствуют, рабочее тело представляет собой идеальный газ с постоянной теплоемкостью.
К числе возможных идеальных циклов ГТУ относят:
а) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) - цикл Брайтона;
б) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const);
в) цикл с регенерацией теплоты.
Во всех циклах ГТУ отвод теплоты при наличии полного расширения в турбине происходит при постоянном давлении.
19) Pv-диаграмма водяного пара.
