Слайд 2Современные двигатели неполного объёмного расширения
Поршневые ДВС неполного объёмного расширения (степень сжатия =
![Современные двигатели неполного объёмного расширения Поршневые ДВС неполного объёмного расширения (степень сжатия](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-1.jpg)
степени расширения) характеризуются высокими начальными параметрами рабочих газов (давление, температура), но не обеспечивают их полного срабатывания из-за низкой степени расширения, обусловленной несовершенством кривошипно-шатунного кинематического механизма (КШМ), используемого для преобразования потенциальной энергии в механическую энергию вращения вала. Степени сжатия и расширения равны, но после воспламенения сжатой топливовоздушной смеси давление продуктов сгорания повышается ещё в несколько (4-5) раз, при этом, не обеспечивается их расширение до атмосферного давления и они, имея высокое давление и температуру, выпускаются в атмосферу и при этом наносят вред окружающей среде.
Слайд 3К поршневым ДВС с кривошипно-шатунным механизмом относятся поршневые двигатели Отто и Дизеля,
![К поршневым ДВС с кривошипно-шатунным механизмом относятся поршневые двигатели Отто и Дизеля,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-2.jpg)
роторно-поршневой Ванкеля, и поршневой Стирлинга. Активная площадь S, воспринимающая давление газов, постоянна. Произведение силы F = РхS, создающей вращающий момент на не постоянный и изменяющий свою величину от 0 до максимума и за тем до 0, приведённый радиус R, имеет в итоге не большую величину, что указывает на не эффективное преобразование давления рабочего тела в механическую энергию вращения вала.
Слайд 4Поршневые ДВС с кольцевыми цилиндрами и механизмами относительного движения поршней.
Роторно-лопастной двигатель внешнего
![Поршневые ДВС с кольцевыми цилиндрами и механизмами относительного движения поршней. Роторно-лопастной двигатель](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-3.jpg)
сгорания с более сложным, чем кривошипно-шатунный, рычажно-кулачковым механизмом взаимного движения поршней и передачи усилия давления газов с поршней на вал, габариты которого в 2 раза больше, чем габариты цилиндропоршневой части. К недостаткам можно отнести низкую степень расширения и высокую тепловую напряженность ротора, особенно его лопастей, высокую токсичность выхлопных газов, высокий расход топлива.
Слайд 5Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания. Особенность двигателя – применение вращающегося сложносоставного ротора размещённого
![Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания. Особенность двигателя – применение вращающегося сложносоставного ротора размещённого](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-4.jpg)
внутри кольцевого цилиндра и состоящего из четырех лопастей. На паре соосных валов установлены по две лопасти, разделяющие цилиндр на четыре рабочие камеры. Каждая камера за один оборот совершает четыре рабочих такта. В данной конструкции возможно реализовать только четырехтактный цикл. К недостаткам можно отнести низкую степень расширения и высокую тепловую напряженность ротора, особенно его лопастей.
Слайд 6Роторно-поршневой двигатель Ванкеля.
Главное его отличие от поршневых
двигателей состоит в замене
![Роторно-поршневой двигатель Ванкеля. Главное его отличие от поршневых двигателей состоит в замене](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-5.jpg)
возвратно-поступательного движения поршней вращательным одного ротора треугольной формы. На рисунке слева приведена конструкция роторно-поршневого двигателя. Его основными частями являются корпус, эксцентриковый вал (эквивалент кривошипа) и ротор. В корпусе вращается эксцентриковый вал отбора мощности, на котором установлен ротор. К недостаткам можно отнести низкую степень расширения, и, соответственно, высокий удельный расход горючего, высокую токсичность выхлопных газов, невысокий ресурс работы, а так же высокую теплонапряженность ротора.
Слайд 7Газотурбинные двигатели полного необъёмного расширения.
Газотурбинные двигатели (ГТД) полного необъёмного расширения, используемые для
![Газотурбинные двигатели полного необъёмного расширения. Газотурбинные двигатели (ГТД) полного необъёмного расширения, используемые](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-6.jpg)
преобразования кинетической энергии газов в механическую энергию вращения вала, имеют невысокие начальные параметры, но обеспечивают полное расширение газов до атмосферного давления. Эффективность преобразования кинетической энергии осевого потока газов в перпендикулярный осевому М кр. не более 20% от располагаемой, соответственно, удельный расход горючего высокий. Температура выхлопных газов так же достаточно высокая. Имеют самую большую удельную мощность среди ДВС.
Слайд 8Что возможно и невозможно в тепловых двигателях.
Невозможно всё давление рабочего тела использовать
![Что возможно и невозможно в тепловых двигателях. Невозможно всё давление рабочего тела](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-7.jpg)
для совершения механической работы. Часть давления должна быть отдана окружающей среде.
Невозможно достичь максимального КПД в тепловых двигателях не обеспечивая более полного использования потенциальной энергии давления рабочего тела.
Невозможно достичь максимального КПД в тепловых двигателях преобразующих давление в механическую энергию вращения не обеспечивая постепенное увеличение площади, воспринимающей давление, и одновременное удаление её от центра вращения.
Невозможно достичь максимального КПД в тепловых двигателях используя в качестве рабочего тела только газообразное.
Достижение максимального КПД возможно только при использовании в цикле расширения дополнительного рабочего тела обладающего иными физическими свойствами чем газ.
Слайд 9Достижение максимального КПД возможно только при максимальном использовании двух видов энергии которой
![Достижение максимального КПД возможно только при максимальном использовании двух видов энергии которой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-8.jpg)
обладает рабочее тело перед расширением.
Невозможно обеспечить максимального КПД термодинамическими и рабочими циклами не обеспечивающими полного использования энергии которой обладает рабочее тело перед расширением.
Возможно для достижения максимально КПД использование не только потенциальной энергии давления газообразного рабочего тела но, и его внутренней энергии, используя её для генерации потенциальной энергии давления рабочего тела с иными свойствами чем у газообразного, а именно, парообразующей жидкости.
Возможно генерация дополнительного рабочего тела непосредственно в процессе расширения газообразного.
Слайд 10Турбина объёмного расширения (ТОР).
В современных осевых газовых и паровых турбинах необъёмного расширения
![Турбина объёмного расширения (ТОР). В современных осевых газовых и паровых турбинах необъёмного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/434242/slide-9.jpg)
один поток рабочего тела движется в направлении оси вала турбины, при этом, крутящий момент создаёт окружная сила, возникающая на лопатках ротора турбины и действующая перпендикулярно осевому потоку. Известна однопоточная радиальная турбина необъёмного расширения, предложенная в 1912 г. в Швеции братьями Юнгстрем. Рабочее тело в ней движется при расширении от центра к периферии в плоскости, перпендикулярной оси турбины. В ней нет неподвижных сопловых лопаток, два ротора вращаются в противоположных направлениях и мощность, развиваемая турбиной, передаётся двум валам. Как и осевые турбины она использует кинетическую энергию одного потока и является чисто реактивной