Тема КПД и топливной эффективности. Что такое кпд нефти


КПД энергетический из нефти - Справочник химика 21

    Степень снижения энергетических затрат от применения многопоточных вводов питания увеличивается с уменьшением содержания дистиллятных компонентов в сырье и четкости разделения и увеличения относительной летучести компонентов [10]. В связи с этим раздельная подача сырья при частичном отбензинивании нефти позволяет получать большой выигрыш энергии, в то время как ввод сырья двумя потоками при разделении изомеров бутана, например, оказывается малоэффективным. Следовательно, эффективность применения схем с несколькими сырьевыми потоками, различающимися темиературами и составами, определяется соотношением расходов сырьевых потоков, фракционным составом сырья и требованиями к качеству продуктов разделения. Применение колонн с несколькими сырьевыми потоками может быть оправдано также и некоторыми другими соображениями, а имен- [c.107]     В настоящее время проблема использования водорода приобрела особое значение. Энергетический кризис, проблема защиты окружающей среды от непрерывного и угрожающего загрязнения нефтью м продуктами сгорания органических топлив — все это стимулирует резкое возрастание интереса к водороду как экологически чистому горючему. Водород — основа химической технологии и энергетики будущего. [c.275]

    Выбор наиболее рационального способа разработки месторождений нефти и газа зависит от многих факторов, в частности, от энергетического режима залежи, меняющегося по мере эксплуата — ции залежи, геологического строения и размеров площади, физи — ко —химических свойств пластовой нефти, физико — механических свойств пород—коллекторов и др. [c.29]

    Большие экономические преимущества достигаются при строительстве комбинированных установок первичной перегонки нефти, включающих ряд технологически и энергетически связанных процессов ее подготовки и переработки. Такими процессами являются электрообезвоживание, электрообессоливание, атмосферная перегонка нефти, вакуумная перегонка мазута, стабилизация легких бензинов, абсорбция газов, выщелачивание компонентов светлых продуктов, вторичная перегонка бензиновых фракций и др. Иногда процессы первичной перегонки комбинируют со вторичными процессами— каталитического крекинга, коксования и др. При комбинировании процессов на нефтеперерабатывающих заводах достигается компактное размещение объектов основного производства, уменьшается количество технологических и энергетических коммуникаций, сокращается объем энергетического, общезаводского хозяйства, уменьшается число обслуживающего персонала. На комбинированных установках удельные расходы энергии, металла, капитальных вложений по сравнению с предприятиями с индивидуальными технологическими установками намного меньше. [c.8]

    Для дальнейшего усовершенствования процессов первичной переработки нефти необходимо оснастить-установки высокоэффективным и укрупненным оборудованием, внедрить комплексную автоматизацию, более глубоко использовать вторичные энергоресурсы, что позволит повысить топливно-энергетический коэффициент полезного действия установки, и др. [c.8]

    На ранее построенных установках АТ и АВТ не было очистки компонентов светлых нефтепродуктов выщелачиванием, стабилизации бензиновых фракций, абсорбции газов и др. Для этих процессов сооружались самостоятельные установки на отдельной площадке. В результате усовершенствования технологии первичной переработки нефти и соответствующей аппаратуры, а также внедрения автоматизации начали сооружать на АТ или АВТ дополнительные блоки — электрообессоливания,-стабилизации бензиновых фракций, выщелачивания компонентов светлых нефтепродуктов, абсорбции и десорбции жирных газов. Таким образом, индивидуальные технологические установки соединились в комбинированные установки первичной переработки, называемые (независимо от числа технологических узлов и процессов) комбинированными атмосферно-вакуумными установками (ABT)j Объединенные в единую технологическую схему установки электрообессоливания, электрообезвоживания и атмосферно-вакуумной перегонки носят название ЭЛОУ —АВТ. Достоинство таких установок — более рациональное использование энергетических ресурсов АВТ. [c.24]

    В 1952—1953 гг. на отечественных нефтеперерабатывающих заводах строились в основном атмосферно-вакуумные трубчатые установки производительностью 1,0 1,5 и 2,0 млн. т/год сернистой и малосернистой нефти (типовые установки А-12/1, А-12/2, А-12/1М, А-12/1,5, А-12/3). Установки АВТ, построенные по перечисленным проектам, принципиально являются комбинированными — в них технологически и энергетически связано несколько блоков и узлов. Основные технологические решения, принятые на первоначальных установках АВТ производительностью 1 млн. т/год нефти, сохранились и в последующих, более мощных установках. [c.82]

    Учитывая явное преимущество комбинирования установок ЭЛОУ и АВТ, на некоторых нефтеперерабатывающих заводах была создана технологическая и энергетическая связь между установками электрообессоливания и АВТ. На комбинированной установке при жестком соединении системы к работе блока ЭЛОУ предъявляют весьма серьезные требования. При нарушении режима в блоке ЭЛОУ на атмосферную часть установки может начать поступать нефть с содержанием воды и солей больше, чем предусматривается нормами. Поэтому в последующих проектах этих установок в случае некачественного обессоливания предусмотрен вывод сырой нефти с установки после дегидраторов. [c.97]

    В результате комбинирования энергетические затраты резко сокращаются. Высокая эффективность работы при сочетании процессов подготовки и перегонки нефти на установках АВТ показала необходимость объединения почти на всех заводах установок ЭЛОУ и АВТ. [c.142]

    Принципиальная схема поточности на комбинированной установке ЭЛОУ — АВТ со вторичной перегонкой бензина производительностью 3 млн. т/год нефти представлена на рис. 53. На этой установке скомбинировано самое большое число технологически и энергетически связанных процессов первичной перегонки нефти ЭЛОУ, атмосферная перегонка нефти, вакуумная перегонка мазута, выщелачивание компонентов светлых нефтепродуктов, абсорбция и десорбция жидких газов, стабилизация легких бензинов, вто- [c.142]

    В табл. 33 приведена технологическая и энергетическая характеристика трубчатых печей шатрового типа укрупненной установки ЭЛОУ — АВТ производительностью 3 млн. т/год сернистой нефти. На установке имеется пять таких печей 1—для подогрева нефти перед атмосферной перегонкой 2 — для подогрева мазута перед вакуумной перегонкой 3 — для подогрева горячей струи 4 — для подогрева нижней части стабилизатора 5 — для подогрева циркуляцией через печи нижнего продукта колонн блока вторичной перегонки. [c.186]

    На установках АВТ потери делятся на производственные (или технологические) и энергетические. Производственные потери могут быть в результате испарения нефти и нефтепродуктов, механических утечек, смешения с другими продуктами на отдельных технологических узлах, утечек через горячие поверхности аппаратов, оборудования и коммуникаций, попадания нефтепродуктов в производственные или промышленные стоки. Чем больше производительность установок, тем больше производственные потери в абсолютных цифрах. В прежде построенных установках потери достигали 1,5—2 вес.% на перерабатываемую нефть. На установках производительностью 2,0 3,0 6,0 7,5 млн. т/год такие потери в абсолютных цифрах составят соответственно 30,0 45,0 90,0 и [c.227]

    Горячие нефтепродукты используются для предварительного подогрева сырья и других потоков, например в технологических узлах стабилизации и абсорбции, для нагрева воды и воздуха. По мере углубления регенерации тепла горячих нефтепродуктов резко повышается энергетический коэффициент полезного действия установки, сокращается расход охлаждающей воды и повышается температура предварительного подогрева нефти. [c.230]

    Назначение установки — производство водорода, потребность в котором возрастает из года в год в связи с постоянным углублением процессов переработки нефти, повышением требований к качеству получаемых топлив и смазочных материалов, а также в связи с необходимостью обессеривания энергетического топлива. В качестве сырья для получения водорода методом паровой каталитической конверсии легких углеводородов могут быть использованы природные и заводские (сухие и жирные) газы, а также прямогонные бензины. Этот наиболее распространенный метод производства водорода включает три стадии подготовку сырья к конверсии, собственно конверсию и удаление из продуктов оксидов углерода [5  [c.62]

    В последние годы за рубежом все больше внимания уделяется исследованию качества моторных масел на синтетической основе и разработке соответствующих образцов масел, предназначенных для использования на наземной технике в различных условиях эксплуатации. Это объясняется стремлением повысить работоспособность моторных масел в экстремальных условиях и тем самым добиться повышения эффективности использования наземной техники. Энергетический кризис, резкое увеличение цен на нефть способствовали интенсификации исследований, направленных на изыскание путей получения высококачественных моторных масел с вовлечением синтетических компонентов. [c.36]

    В каком смысле предмет рассмотрения этого раздела перекликается с материалом, посвященным нефти При недостатке пищи что важнее ее энергетическая или материальная компонента Почему  [c.238]

    Вязкость получающегося гудрона регулируется изменением параметров перегонки, что обеспечивает нужное качество окисленных битумов. При переработке смеси нефтей нз нефтепровода Дружба оптимальная консистенция гудрона характе ризуется величиной условной вязкости в пределах 50—70 с. Для уменьшения энергетических затрат на окисление получают более тяжелый гудрон — с условной вязкостью 120—139 с н со- [c.38]

    Развитие нефтяной промышленности па второе пятилетие определяется, во-первых, мощным, еще невиданным в истории человечества развитием промышленности, выражающимся в строительстве заводов-гигантов, электрификации и проч., во-вторых, в социалистической реконструкции сельского хозяйства в-третьих, широчайшим развитием всех видов транспорта рельсового и безрельсового (грузовой и пассажирский автотранспорт), морского и речного в-четвертых, химизацией страны, широкое развитие которой базируется, между прочим, на использовании нефти, как сложного комплекса всевозможных углеводородных соединений для получения ряда разнообразных продуктов искусственный каучук, взрывчатые вещества, краски, лаки и другие высокоценные продукты, что повышает коэффициент полезного использования нефти по сравнению с использованием ее в качестве энергетического ресурса в-пятых, исключительно важной ролью, которую имеют нефтепродукты в деле обороны страны. Эти основные факторы развития нефтяной промышленности заставят ее [c.6]

    Истинное развитие мировой нефтепромышленности и весь ее современный облик и размах начинают определяться лишь тогда, когда начали выявляться энергетическое, двигательное и отчасти химическое значение нефти. [c.12]

    К 1950 г. доля угля в мировом топливно-энергетическом балансе снизилась до 54,2%, к 1965 г. до 39%, а доля нефти увеличилась [c.15]

    Эффективным является ступенчатое понижение давления пв регонки раздельно в зонах питания и отпаривания с целью получения максимального отгона легких фракций и исключения из схемы водяного пара для разделения дистиллятных фракций. Наи-иолее просто давление и и парных секциях понижается п.ри полной конденсации отгона. Сконденсированный отгон предлагается подавать в линию горячей струи колонны /С-/ в качестве испаря-ющего агента [32], в печь колонны К-2 [33], в колонну К-2 в качестве орошения ниже [34] или выше [35] отбора бокового погона. Поскольку отгон представляет собой легкокипящие фракции соответствующего бокового погона использование их в качестве орошения лежащих выше секций колонны, очевидно, является предпочтительным (рис. 111.17,а). Худшие показатели по качеству продуктов и по энергетическим затратам имеют, естественно, схемы перегонки, использующие водяной пар [36] или исходный поток нефти [37] в качестве эжектирующего агента для понижения давления в отпарных секциях (рис. 1П-17, б). [c.171]

    Нефтеперерабатывающ,ая промышленность — отрасль тяжелой промышленности, охватывающая переработку нефти и 1 азовьгх конденсатов и производство высококачественных товарных нефтепродуктов моторных И энергетических топлив, смазочных масел, битумов, нефтяного кокса, парафинов, растворителей, эле — 1ентной серы, термогазойля, нефтехимического сырья и товаров народного потребления. [c.90]

    Перегонку стабилизированных нефтей постоянного состава с небольшим количеством растворенных газов (до 1,2 % по вклю — чтельно), относительно невысоким содержанием бензина (12— 15 %) и выходом фракций до 350 °С не более 45 % энергетически наиболее выгодно осуществлять на установках (блоках) АТ по схеме с однократным испарением, то есть с одной сложной ректификационной колонной с боковыми отпарными секциями. Установки такого типа широко применяются на зарубежных НПЗ. Они просты и компактны, благодаря осуществлению совместного испарения легких и тяжелых фракций требуют минимальной температуры Hai рева нефти для обеспечения заданной доли отгона, характеризуются низкими энергетическими затратами и металлоемкостью. Основной их недостаток — меньшая технологическая гибкость и пониженный (на 2,5 —3,0 %) отбор светлых, по сравнению с двухколонной схемой, требуют более качественной подготовки нефти. [c.183]

    Установки первичной перегонки нефти играют на нефтеперерабатывающих заводах большую роль. От показателей их работы зависит эффективность последующих процессов — очистки, газораз-деления, каталитического крекинга, коксования и др. Поэтому работники нефтеперерабатывающей промышленности, сотрудники научных, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций должны стремиться к усовершенствованию технологии отдельных узлов установки, повышению ее производительности, улучшению качества получаемых товарных продуктов. Весьма существенным является также улучшение технико-экономических показателей установок, что достигается повышением производительности труда, снижением себестоимости товарной продукции, сокращением энергетических затрат, удельного расхода металла, капиталовложений и эксплуатационных расходов. [c.7]

    Схема типовой установки производительностью 3,0 млн. т/год ернистой и малосернистой нефти (А-12/9) является самой про-рессивной по сравнению со всеми разработанными ранее. В дан-[ую схему включены наиболее технически усоверщенствованные ехнологические и энергетические узлы и использовано самое эф-)ективное оборудование горизонтальные электродегидраторы, но-ые ректификационные тарелки, укрупненные кожухотрубные кон-енсаторы, теплообменники, вакуумсоздающие устройства и др. первые в практике нефтепереработки в вакуумной части, на шле-[овых линиях от вакуумной колонны к барометрическому кон-енсатору, установлены батарейные эжекторы особой конструкции ля обеспечения минимального остаточного давления наверху ко-онны — не выше 40 мм рт. ст. Уменьшение остаточного давления вакуумной колонне способствует улучшению фракционного со-гава получаемых масляных дистиллятов. [c.103]

    Несмотря на увеличение проектной мощности, обусловленное главным образом увеличением тепловой мощности печей, установки АВТ имеют серьезные недостатки. Неравномерная поставка нефтей и неудовлетворительная их сортировка, а также недостаточная степень подготовки к переработке — все это нарушает нормальную работу установки. Кроме того, при наращивании мощностей АВТ качество вырабатываемых дистиллятов не сохраняется. На большей части установок нет раздельнйго учета количества перерабатываемой нефти, получаемых продуктов и расходных показателей. Не учитывается газ, содержащийся в перерабатываемых нефтях, а также потери нефтепродуктов, составляющие от 0,9 до 2,4% на нефть. Не ведется учет энергетических затрат топлива, водяного пара, электроэнергии и воды. Подготовленная нефть содержит от 50 до 150 мг/л солей, что не отвечает существующим требованиям. [c.130]

    Эффективность производства органических продуктов в нефтехггмической промышленности характеризуют нефтяным эквивалентом (н. э.), т. е. суммой энергетических и сырьевых (в том числе углеводородов) затрат на всех стадиях производства продукта, эквивалентных по теплотворной способности определенному количеству нефти (теплотворная способность нефти- 10 000 ккал/кг). Нефтяной эквивалент для производства 1 т этилена и пропилена — 2,6—3,6, бензола и толуола — [c.149]

    Комбинирование АВТ или АТ с другими технологическими установками также улучшает техникоэкономические показатели и снижает себестоимость нефтепродуктов. Уменьшение удельных капитальных затрат и эксплуатационных расходов достигается, в частности, сокращением площади застройки и протяженности трубопроводов, числа промежуточных резервуаров и энергетических затрат, а также снижением общих затрат на приобретение и ремонт оборудования. Примером может служить отечественная комбинированная установка ЛК-6у (см. гл. XIV), состоящая из следующих пяти секций злектрообессо-ливание нефти и ее атмосферная перегонка (двухступенчатая АТ) каталитический риформинг с предварительной гидроочисткой сырья (бензиновой фракции) гидроочистка керосиновой и дизельной фракций газофракционирование. [c.11]

    Нроблема рационального использования топливно-энергетических ресурсов стала одной из важнейших экономических, социальных и технических проблем современности. Острота вопроса усугубляется еще и тем, что в энергетическом балансе большинства развитых стран мира основным энергоносителем является нефть, разведанные запасы которой в недрах Земли ограничены и, по мнению многих ученых, при существующем темпе добычи нефти в мире (более 3 млрд. т в год) они могут истощиться в течение нескольких десятков лет [3]. [c.5]

    Газификация кокса, угля и нефти в энергетических целях имеет в настоящее время весьма ограниченное применение. Кроме нескольких предприятий в изолированных районах США, прекраг щено производство водяного газа. Это вызвано низкой калорийностью искусственного и водяного газа (соответственно 1150— 1600 и 2700 ккал м ) и невыгодностью с практической точки зрения смешения их с высококалорийным (9300 ккал1м ) природным газом. Более калорийный газ для смешения с природным (2700— 8900 ккал1м ) может быть получен крекингом углеводородного сырья в присутствии водяного пара. [c.321]

    Хотели ли бы вы жить в добрые старые времена" Поскольку вопрос этот чисто умозрительный и жить мы можем только в свое время, то следует серьезно подумапь о наилучшем использовании имеющихся источников энергии и прежде всего нефти как важнейшего из них. Для предсказания нашего энергетического будущего стоит сначала рассмотреть, как изменялись используемые источники энергии на протяжении последних ста лет. [c.195]

    Наш образ жизни сопряжен с использованием больших количеств энергии. Ранее (разд. .2) вы видели, что вклад различных источников энергии существенно менялся во времени. По мере роста наших энергетических потребностей использовишсь всс больше источников энергии, но в основном расходовались нево)о( новляемые полезные ископаемые уголь, нефть, природный газ. Что ж( ож дпет в будущем эти виды топлив, в особенности нефть  [c.225]

    В ряде социалистических стран в результате геологопоисковых работ выявлены благоприятные перспективы для развития добычи нефти и газа. Советский Союз оказывает огромную помощь социалистическим странам, не располагающим в настоящее время-достаточными ресурсами нефти и газа. Это находит отражение в значительных поставках в эти страны советских нефти и природного газа. (Нефтедобывающая промышленность СССР. 1917— 1967. М., Недра , 1968 Л. М. Томашпольский. Нефть и газ в мировом энергетическом балансе. 1900—1902 гг. М., Недра , 1968 Энергетика мира и перспективы ее развития. М., Энергия , 1970.) [c.355]

    В настоящее время, когда атомная энергия только начинает применяться, а солнечная энергия еще не используется, основная доля в мировом топливно-энергетическом балансе приходится уголь, нефть и природный газ. Причем уже в 30-х годах XX в. начался спад темпов развития добычи угля и уменьшение его значения в мировом производстве энергии, так как нефтяное топливо стало вытеснять уголь в ведущих отраслях промышленности и прежде всего на теплоэлектростанциях, в железнодорожном транспорте, морском флоте. Переход на нефтяное топливо дал возможность повысить грузоподъемность судов, увеличить радиус их действия и придал нефтяному топливу большое политико-экономичес сое и военное значение. [c.15]

chem21.info

О коэффициенте полезного действия топливных элементов

    Максимальный коэффициент полезного действия топливного элемента по законам термодинамики равен [c.150]

    В последнее время большое внимание уделяется созданию так называемых топливных элементов. В топливных элементах энергия химических реакций, выделяющаяся в процессе окисления топлива, непосредственно преобразуется в электричество. Коэффициент полезного действия таких топливных элементов вдвое превышает коэффициент полезного действия паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания и достигает 80%. [c.83]

    Термодинамический коэффициент полезного действия топливного> элемента определяется, как и для тепловой машины, отношением работы, которую может дать элемент, к тепловому эффекту реакции. При этом получается [c.489]

    Теоретически в топливном элементе можно полностью использовать свободную энергию горючего, которая не очень отличается от его теплотворной способности. На самом деле это не совсем так, поскольку и здесь потери энергии неизбежны. Однако можно получить коэффициент полезного действия, равный 65—70%, т. е. значительно выше, чем у самых лучших тепловых двигателей. [c.140]

    Топливные элементы могут быть успешно использованы и в стационарной энергетике. Так, в настоящее время разрабатываются топливные элементы при использовании нефтяного топлива или природного газа. Ожидаемый коэффициент полезного действия—38%. Такие станции, работающие практически без выброса вредных веществ, могут располагаться вблизи потребителей энергии. Перспективно использование продуктов газификации угля в высокотемпературных топливных элементах с расплавленными электролитами. Повышение коэффициента полезного действия топливных элементов требует разработки новых эффективных катализаторов как для водороднокислородных элементов, так и для элементов, работающих на углеводородах, метаноле и других органических веществах. [c.379]

    О КОЭФФИЦИЕНТЕ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ [c.220]

    К сожалению, устройства, превращающие химическую энергию в теплоту, а затем в механическую энергию, обычно имеют коэффициент полезного действия менее 50%. Солнечные батареи (осуществляющие прямое превращение солнечного света в электричество) или топливные элементы (непосредственно превращающие в электричество химическую энергию) выглядят очень многообещающей альтернативой нефти и могут способствовать более эффективному ее использованию. Но, к сожалению, в обозримом будущем мы будем продолжать сжигать нефть для удовлетворения наших потребностей в энергии. [c.202]

    Разрабатывается проект получения энергии без загрязнения окружающей среды. Согласно этому проекту тепловая энергия, получаемая в атомных реакторах, расположенных на плавучих платформах в море, используется для разложения воды на водород и кислород. Образовавшиеся газы по трубопроводам поступают на подстанции, где в топливных элементах энергия реакции /20г + Н2 = Н20 с высоким коэффициентом полезного действия превращается в электричество. [c.83]

    ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - устройства с высоким коэффициентом полезного действия, в которых энергия химической реакции непосредственно превраш,ается в электрическую. С Т. э. связывают в будущем революцию в транспорте — замену двигателей внутреннего сгорания на электрические. Т. э. применяются в космических аппаратах, в военном деле и др. [c.252]

    Поскольку энтропия может иметь как положительное, так и отрицательное значение, в принципе т]макс может быть даже более единицы (>100%). В этом случае топливный элемент будет работать охлаждаясь и используя тепло окружающей среды. Максимальный коэффициент полезного действия соответствует полному использованию веществ, вступающих в реакцию в согласии с законом Фарадея и теоретической э. д. с. элемента, которая может быть вычислена по формуле  [c.564]

    Если еще учесть, что в топливном элементе могут иметь место потери активных материалов из-за побочных процессов, те полный коэффициент полезного действия по отношению к возможной теплоте сгорания топлива будет равен [c.565]

    Коэффициент полезного действия и э. д. с. элемента должны меняться с температурой. В табл. 85 даны зависимости этих величин от температуры для некоторых реакций, наиболее интересных с точки зрения использования в топливных элементах. [c.565]

    Топливные элементы отличаются высоким коэффициентом полезного действия в них нет движущихся частей, их конструкция проста и постоянно готова к работе они дают высокую мощность на единицу объема и массы, работают бесшумно и без выделения вредных выхлопных газов и копоти. Все это делает возможным и целесообразным использование топливных элементов в различных областях народного хозяйства. Для космических аппаратов и приборов нужны именно такие источники энергии, особенно незаменимые при длительных полетах. Поэтому они широко применяются в спутниках, космических кораблях, а также в электрохимической промышленности. [c.248]

    Таким образом, хотя основная задача при разработке топливных элементов состояла в том, чтобы отыскать способ использования химической энергии топлива с наиболее высоким коэффициентом полезного действия, реальное решение ее пошло по более широкому и несколько иному пути. Когда начали серьезно заниматься [c.494]

    В настоящее время интенсивно разрабатывают и другие топливные элементы на основе более дешевых и калорийных видов топлива, таких, как оксид углерода, спирты и различные нефтепродукты. В качестве окислителя кроме кислорода используют фтор и хлор. Применение топливных элементов в народном хозяйстве открывает большие возможности на пути прямого превращения химической энергии топлива в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. [c.160]

    Топливные элементы. В заключение следует упомянуть о проблеме топливных элементов. Коэффициент полезного действия при получении электрической энергии из энергии химических процессов в гальванических элементах очень близок к 100% и поэтому уже давно высказывалась мысль о необходимости использования энергии горения топлива путем превращения химической энергии в электрическую в гальванических элементах. Были построены элементы, где главным процессом являлось окисление угля, окиси углерода, водорода, генераторного и водяного газов на положительном полюсе. Однако пока все эти попытки не привели к удовлетворительным результатам, так как для работы таких элементов требуется высокая температура (300—400°). Даже и при этих условиях, весьма неудобных для практического использования топливных элементов, они пока еще не дают достаточно устойчивого потенциала, по причине слишком значительной поляризации. [c.244]

    Устройство водородно-кислородного топливного элемента показано на рис. 16.11. В подобных элементах используют также многие другие топлива. В качестве окисляемых на аноде веществ можно применять газообразные углеводороды, а кислорода, содержащегося в воздухе, вполне достаточно для обеспечения катода электродным веществом. Предполагаемый коэффициент полезного действия промышленных топливных элементов должен вдвое превосходить КПД обычных паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания. [c.297]

    Теоретически э. д. с. этого элемента определяется теплотой горения угля по реакции С+0г=С02 и должна составлять 1,05 в. В топливном элементе вся тепловая энергия должна превращаться в электрическую, т. е. топливный элемент должен иметь коэффициент полезного действия (к. п. д.), близкий к 100%. [c.293]

    Таким образом, первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергии в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа —гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую энергию. Топливные элементы отличаются от обычных гальванических элементов и аккумуляторов тем, что в них компоненты реакции (топливо и окислитель) не заложены заранее в состав электродов, а непрерывно подаются к электродам в процессе работы. Поэтому они могут работать непрерывно и сколь угодно длительно, пока осуществляется подвод реагентов и отвод [c.490]

    Первой и основной особенностью топливных элементов является возможность непосредственного преобразования химической энергий в электрическую с высоким коэффициентом полезного действия. Следует указать, что эта особенность, так же как и все изложенные выше термодинамические закономерности, относится не только к топливным элементам, но и к химическим источникам тока обычного типа — гальваническим элементам и аккумуляторам. В них, как это уже отмечалось ранее, также осуществляется прямое преобразование химической энергии активных веществ в электрическую [c.547]

    Сюда же примыкает и проблема фотохимических реакций с высоким коэффициентом полезного действии под влиянием солнечной энергии. II здесь поучительный пример дает нам природа. В растениях роль соответствующих катализаторов играют хлоропласты, запасающие. энергию в несколько квант, а затем использующие ее на процесс разложения воды и фотосинтез. Если бы нам удалось создать искусственные системы подобного тина, мы могли бы обеспечить высокий кпд процесса разложения углекислоты па СО и О2 или воды па Н2 и О2. Газы эти мы могли бы вновь соединить и воду и углекислоту в топливном элементе и таким образом превратить солнечную энергию в электрическую. Это очень интересная проблема будущего. Глубокие исследования в этом же направлении не исключают возможности путем изучения механизма работы мышц или нервов прийти к созданию соответствующих новых типов машин и счетно-решающих устройств. [c.20]

    Однако развитие новых теоретических представлений само но себе не вызвало бы такого повышенного интереса к проблемам электрохимии, если бы не тесная связь между теорией и решением важных прикладных задач. Видное место среди них занимает проблема топливного элемента — источника тока, в котором химическая энергия горючего непосредственно превращается в электрическую. Коэффициент полезного действия, таких элементов намного превышает к.п.д. любых теплдвых машин, и здесь электрохимия активно помогает более полно использовать энергетические ресурсы человечества. [c.3]

    Коэффициент полезного действия 30—70% растет с уменьшением нагрузки в противоположность двигателям внутреннего сгорания. Уже сейчас топливные элементы применяются на автомобилях, тракторах, судах. Имеются опытные, правда, маломощные тепловозы на топливных элементах. Мощности промышленных образцов достигают нескольких десятков киловатт. [c.101]

    В настоящее время уже созданы батареи из водородно-кислородных топливных элементов, работающие при газовом давлении 3040—4170 кн м (30—40 атм), температуре 200° С и дающие разрядный ток до 200 а при напряжении 24 в. Мощность их достигает 5 кет, коэффициент полезного действия 50—55%. [c.229]

    Но, с другой стороны, само по себе развитие теоретической электрохимии не вызвало бы такого внимания, если бы теоретические работы не были тесно связаны с решением новых прикладных задач. Назовем проблему топливного элемента, т. е. источника тока, в котором химическая энергия горючего непосредственно превращается в электрическую (с коэффициентом полезного действия значительно более высоким, чем при использовании химической энергии горючего в тепловых машинах), разработку способов получения электролизом металлов новой техники, таких, как титан и тантал, с удивительным сочетанием химической устойчивости и прочности, развитие новых методов защиты металлов от разрушения их коррозией новые методы электрохимической обработки металлов (электрополировка и электрохимическая размерная обработка) применение электрохимических преобразователей, превращающих механические сигналы в электрические и заменяющие полупроводники в области низких частот. Предпосылкой решения новых прикладных задач является углубленное проникновение в механизм электрохимического процесса. [c.150]

    Менее благоприятный аспект— это использование водородного топлива после того, как оно достигнет пункта назначения. Если это топливо должно быть преобразовано в электричество, то следует учесть другой фактор — коэффициент полезного действия топливного элемента, с помощью которого осуществляется преобразование. Величина к.п.д. будет не выше 0,7, но может быть равна 0,6. Поэтому, если конечной целью является производство электроэнергии, то расстояние, определяющее конкурентоспособность водородной энергетики, возрастет. Однако в развитых странах доля газа, преобразованного в электричество, составляет только 157о потребляемой энергии. Следовательно, большая часть водорода, рассматриваемого в водородной энергетике, будет исполь- [c.474]

    Коэффициент полезного действия. Эффективность работы топливного элемента характеризуется степенью превращения химической энергии горючего вещества в электрическую энергию. Максимальный к. п. д. г/тах достигается тогда, когда вся энергия химической реакции переходит в электрическую. Тогда, пользуясь уравнением ГиббсаГельмгольца, можно вывести уравнение [c.50]

    Окисление водорода в топливных элементах (малая автономная энергетика) является одним из методов энергетического использования водорода [842— 844, 7.34, 845]. Электрохимические генераторы на основе водородно-кислородного топливного элемента известны более чем 50 лет. Его коэффициент полезного действия, т. е. отнощеиие получаемой электроэнергии к тепловому эффекту токообразующей реакции составляет  [c.554]

    После того как в конце XIX в. были созданы топливные элементы, появилась возможность эффективно осуществлять превращение химической энергии в электрическую. Дело в том, что на эти элементы не распространяются ограничения, налагаемые-циклом Карно. Дальнейшее их усовершенствование шло тем не менее медленно оказалось, что обеспечить эффективный элект-рокаталитический перенос электронов от используемого топлива на анод элемента сложно. В результате удалось создать лишь водородный элемент, дающий достаточную плотность тока. Он успешно работает при низких температурах и пригоден для крупномасштабного производства энергии. Схема, объясняющая принципы работы обычного топливного элемента, приведена на рис. 2.7 Был предложен ряд элементов, использующих другие вид топл ива (спирты, углеводороды), но они работают лишь при( высоких температурах и дают ток небольшой плотности при мал коэффициенте полезного действия. Это ограничивает их, применение для производства энергии, но некоторые типы топливных элементов используются для других целей. Так, один из них применяется в качестве датчика в детекторах, выявляющих наличие спирта в выдыхаемом воздухе. [c.83]

    Итак, мы потеряли почти че. =ертую часть энергии в холодильнике с комнатной температурой, вместо того чтобы использовать ее для полезной работы. Потери в реальном паровом котле на.много больше. Практически достижимый коэффициент полезного действия часто составляет 25% или меньше. Кроме того, приходится строить установки, рассчитанные иа высокие температуры и давления, со всеми вытекающими отсюда и )облемад1И. Поэтому не удивительно, что на поиски топливного элемента, который производил бы электроэнергию непосредственно из угля, затрачивается много усилий. Па пути создания такого элемента стоят две основные проблемы 1) уголь — плохой проводник электричества, и поэтому из него нельзя сделать хорошие электроды, 2 поверхностные явления, вследствие которых и угольный и кислородный электроды не являются обратимыми. Первая проблема сводится к минимуму графптизацией угля. Для второй проблемы удовлетворительное решение все еще не найдено, хотя время, которое затратили многие специалисты на попытки решить ее, исчисляется сотнями человеко-лет. Вполне вероятно, что эта проблема будет решена в течение следующего двадцатилетия, но никто еще не может указать путей ее решения. Однако после многих лет поисков — в основном методом проб и ошибок — становится ясно, что путем к решению проблемы являются фундаментальные исследования поведения молекул на поверхности. [c.92]

    В настоящее время достигнуты успехи в области исследования и изготовления топливных элементов. Например, в 1965 г. топливные элементы были применены на космическом корабле системы Джеминай в США. При сжигании топлива в современных тепловых электростанциях, работающих по схеме паровой котел -> турбина электрогенератор, суммарный коэффициент полезного действия (к. п. д.) едва достигает 20%. Окисление топлива в гальваническом элементе может быть проведено с к. п. д. близким к 100%. Максимальный коэффициент полезного действия [c.564]

    Для увеличения скорости электродных реакций в топливных элементах применяют каталитически активные материалы (М.1 и М2). Наиболее эффективными катализаторами для водородного электрода являются металлы платиновой группы и их сплавы. В качестве катализаторов кислородного электрода помимо металлов платиновой группы и их сплавов могут быть использованы серебро, а также некоторые органические комплексы металлов — металлофталоцианины, металлопорфирины и др. Существенным достоинством топливных элементов является то, что превращение химической энергии в электрическую осуществляется в них при высоком коэффициенте полезного действия (к. п. д.). [c.285]

chem21.info

КПД двигателя внутреннего сгорания. Сколько приблизительно равен, а также мощность в процентах

Наверное, каждый задавался вопросом о КПД (Коэффициенте Полезного Действия) двигателя внутреннего сгорания. Ведь чем выше этот показатель, тем эффективнее работает силовой агрегат. Самым эффективным на данный момент времени считается электрический тип, его КПД может достигать до 90 – 95 %, а вот у моторов внутреннего сгорания, будь то дизель или бензин он мягко сказать, далек от идеала …

КПД двигателя внутреннего сгорания

ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

Если честно, то современные варианты моторов намного эффективнее своих собратьев, которые были выпущены лет так 10 назад, и причин этому масса. Сами подумайте раньше вариант 1,6 литра, выдавал всего 60 – 70 л.с. А сейчас это значение может достигать 130 – 150 л.с. Это кропотливая работа над увеличением КПД, в который каждый «шажок» дается методом проб и ошибок. Однако давайте начнем с определения.

КПД двигателя внутреннего сгорания – это значение отношения двух величин, мощности которая подается на коленчатый вал двигателя к мощности получаемой поршнем, за счет давления газов, которые образовались путем воспламенения топлива.

Если сказать простым языком, то это преобразование термической или тепловой энергии, которая появляется при сгорании топливной смеси (воздух и бензин) в механическую. Нужно отметить что такое уже бывало, например у паровых силовых установок — также топливо под воздействием температуры толкало поршни агрегатов. Однако там установки были в разы больше, да и само топливо было твердое (обычно уголь или дрова), что затрудняло его перевозку и эксплуатацию, постоянно нужно было «поддавать» в печь лопатами. Моторы внутреннего сгорания намного компактнее и легче «паровых», да и топливо намного проще хранить и перевозить.

Подробнее о потерях

Если забегать вперед, то можно уверенно сказать что КПД бензинового двигателя находится в пределах от 20 до 25 %. И на это много причин. Если взять поступающее топливо и пересчитать его на проценты, то мы как бы получаем «100% энергии», которая передается двигателю, а дальше пошли потери:

Потери при работе двигателя

1) Топливная эффективность. Не все топливо сгорает, небольшая его часть уходит с отработанными газами, на этом уровне мы уже теряем до 25% КПД. Конечно, сейчас топливные системы улучшаются, появился инжектор, но и он далек от идеала.

2) Второе это тепловые потери. Двигатель прогревает себя и множество других элементов, такие как радиаторы, свой корпус, жидкость которая в нем циркулирует. Также часть тепла уходит с выхлопными газами. На все это еще до 35% потери КПД.

3) Третье это механические потери. НА всякого рода поршни, шатуны, кольца – все места, где есть трение. Сюда можно отнести и потери от нагрузки генератора, например чем больше электричества вырабатывает генератор, тем сильнее он тормозит вращение коленвала.  Конечно, смазки также шагнули вперед, но опять же полностью трение еще никому не удалось победить – потери еще 20 %

Таким образом, в сухом остатке, КПД равняется около 20%! Конечно из бензиновых вариантов есть выделяющиеся варианты, у которых этот показатель увеличен до 25%, но их не так много.

КПД бензинового двигателя

ТО есть если ваш автомобиль расходует топлива 10 литров на 100 км, то из них всего 2 литра уйдут непосредственно на работу, а остальные это потери!

Конечно можно увеличить мощность, например за счет расточки головки, смотрим небольшое видео.

Если вспомнить формулу то получается:

Формула расчета

У какого двигателя самый большой КПД?

Теперь хочу поговорить о бензиновом и дизельном вариантах, и выяснить кто же из них наиболее эффективный.

Если сказать простыми, языком и не лезть в дебри технических терминов то – если сравнить два КПД бензинового и дизельного агрегатов – эффективнее из них, конечно же дизель и вот почему:

1) Бензиновый двигатель преобразует только 25 % энергии в механическую, а вот дизельный около 40%.

2) Если оснастить дизельный тип турбонаддувом, то можно достигнуть КПД в 50-53%, а это очень существенно.

КПД дизельного двигателя

Так почему он так эффективен? Все просто — не смотря на схожей тип работы (и тот и другой являются агрегатами внутреннего сгорания) дизель выполняет свою работу намного эффективнее. У него большее сжатие, да и топливо воспламеняется от другого принципа. Он меньше нагревается, а значит происходит экономия на охлаждении, у него меньше клапанов (экономия на трении), также у него нет, привычных нам, катушек зажигания и свечей, а значит не требуется дополнительные энергетические затраты от генератора. Работает он с меньшими оборотами, не нужно бешено раскручивать коленвал —  все это делает дизельный вариант чемпионом по КПД.

О топливной эффективности дизеля

ИЗ более высокого значения коэффициента полезного действия – следует и топливная эффективность. Так, например двигатель 1,6 литра может расходовать по городу всего 3 – 5 литров, в отличие от бензинового типа, где расход 7 – 12 литров. У дизеля намного больше крутящий момент, сам двигатель зачастую компактнее и легче, а так же в последнее время и экологичнее. Все эти положительные моменты, достигаются благодаря большему значению степени сжатия, есть прямая зависимость КПД и сжатия, смотрим небольшую табличку.

Таблица зависимости

Однако не смотря на все плюсы у него также много и минусов.

Как становится понятно, КПД двигателя внутреннего сгорания далек от идеала, поэтому будущее однозначно за электрическими вариантами – осталось только найти эффективные аккумуляторы, которые не боятся мороза и долго держат заряд.

На этом заканчиваю, читайте наш АВТОБЛОГ.

avto-blogger.ru

Тема КПД | Роторные двигатели

КПД (коэффициент полезного действия) — это степень эффективности использования энергии топлива в моторе, чем он выше, тем больше тепловой энергии от сограния топлива преобразуется в двигателе в механическую энергию вращения главного вала. Тем меньше потребляет топлива мотор на единицу выдаваемой мощности.

СТАТЬЯ №1

 

КПД ДВИГАТЕЛЯ – ТЮНИНГ ГЛОБАЛЬНЫХ ИДЕЙ, Есть ли перспективы совершенствования двигателей?

 

Современные двигатели внутреннего сгорания еще много десятилетий назад – с появлением непосредственного впрыска и систем турбонаддува поступающего в цилиндры воздуха, достигли сегодняшних значений КПД и топливной эффективности. Поэтому на сегодняшний день мировые корпорации – производители двигателей для автомобилей и прочей техники тратят огромные деньги и многие годы усилий, чтобы за счет больших затрат и значительного усложнения конструкции двигателей повысить КПД всего на 2 – 3 %. Усилия и затраты оказываются совершенно не сравнимы с получаемым результатом. Итог всего этого — как в известной пословице – «гора родила мышь».Кстати именно поэтому во всех крупных странах действует целая индустрия «тюнинга двигателя», т.е. огромное количество мелких фирм, полукустарных мастерских и отдельных спецов, которые берутся как-то довести стандартные двигатели массовых марок машин до более высоких показателей мощности, тяговитости и пр. Т.е. подвергают двигатель доводке, доработке, форсироанию и проч. ухищрениям, которые в народе определяеются как тюнинг двигателя.

Но все эти мероприятия и технические дествия над моторами очень стандартны по своей сути и всем этим тюнинг — идеям уже минимум по пол-сотни лет. Напомню, что турбонаддув поступающего в двигатель воздуха был успешно применен еще в 20-х годах прошлого века, а первый патент в США на такое устройство получил швейцарский инженер Альфред Бюхи аж в 1905 году… А системы прямого впрыска топлива в цилиндры массово применялись в поршневых моторах военной авиации уже в начальный период 2-й мировой войны. Т.е. всем современным «передовым» техническим системам борьбы за повышение КПД и топливной эффективности двигателей уже под сто лет, или даже более того. При всех этих ухищрениях общий КПД лучших бензиновых двигателей (с искровым принудительным зажиганием) не превышает 25-30 %, а КПД лучших дизельных моторов в их самых экономичных крупногабаритных вариантах (у которых множество сложных дополнительных устройств) многие десятилетия ни как не может перевалить за 40-45 %. У малых дизелей КПД процентов на 10 ниже.

В этой статье мы постараемся коротко и популярным языком изложить основные задачи и определить теоретические возможности создания двигателя внутреннего сгорания с уверенным КПД выше 50%.

* * *     Итак – КПД двигателя, если судить по учебникам для технических ВУЗов состоит из двух значений: термодинамического КПД и механического КПД .

Первое значение указывает, какая часть выделяемого в двигателе тепла превращается в полезную работу, а какая зазря уходит в окружающее пространство. Механический КПД же указывает, какая часть активной работы двигателя бесполезно тратиться на преодоление различных механических сопротивлений и привод дополнительной техники в самом двигателе.

Но почему-то во всех учебниках в понятие общего КПД не вводят понятие «топливная эффективность». То есть значение, которое будет показывать, какое количество топлива полезно сгорает и превращается в итоге в тепло и объем рабочих газов, а какое количество топлива не сгорает и идет на выхлоп в виде паров топлива или продуктов его неполного сгорания. Именно эту, несгоревшую часть топлива, в современных «высокоэффективных» автомобилях дожигают в катализаторах, которые устанавливаются в выхлопных трубах. Т.е. выхлоп за счет применения этих систем оказывается достаточно чистым, но топливную эффективность и КПД двигателя эта система ни как не повышает. А наоборот снижает – ибо чтобы «прокачать» порцию выхлопных газов сквозь «густую сетку» каталитических поверхностей, двигателю приходится работать как солидному насосу и тратить на это дело немалую часть своей мощности. Конечно, в формулах подсчета КПД эта категория как-то присутствует, но присутствует не явно и робко. Например в такой форме, как, например, в одной из формул общего теплового баланса имеется составляющая «Q н.с. — тепло, получаемое при неполном сгорании». Но все эти подходы страдают некоей нечеткостью, поэтому я постараюсь изложить все предельно четко и максимально системно.

Итак, общий КПД двигателя будет раскладываться на 3 основные части:

  • топливная эффективность;
  • термический КПД;
  • механический КПД;

 

Суть этих значений такова:

Топливная эффективность — показывает, какое количество топлива эффективно сгорело в двигателе и превратилась в объем рабочих газов высокой температуры и высокого давления, а какая часть топлива так и не была сожжена и в виде продуктов неполного сгорания, обугленных частиц (в виде дыма, копоти и сажи), или вообще практически в виде чистых паров топлива, прошла двигатель напрямую и вылетела в выхлопную трубу. Когда вы стоите рядом со старым работающим отечественным автомобилем, особенно с грузовиком, и чувствуете сильный запах бензина – этот результат как раз дает такой неэффективных тип частичного сгорания топлив;.    Термический КПД – показывает, какое количество тепла, полученого от сжигания топлива, превращается в полезную работу, а какое – бесполезно рассеивается в окружающем пространстве;    Механический КПД – показывает, какое количество механической работы превращается в силу крутящего момента на главном валу и передается потребителю, а какое – бесполезно расходуется на трение или затрачивается на привод обеспечивающих механизмов;

Рассмотрим, кратко все эти позиции:     Топливная эффективность – на эту тему внятных данных, ни в старых советских учебниках по теории и расчету ДВС, ни в бесконечных ресурсах современного интернета найти не удалось.Внятные и осмысленные данные удалось обнаружить в тех сведениях по расчету каталитических дожигателей несогоревшего топлива для современных автомобилей. Ведь им же надо четко расчитывать производительность своих дожигателей на некий объем поступающих несгоревших в двигателях углеводородов. Так вот, из этих данных следует, что поршневые моторы (дизели тоже) сжигают в среднем не более 75% топлива, а вот 25% паров топлива и продуктов его неполного сгорания идет в выхлопную трубу и нуждается в услугах дожигателя (чтобы не отравлять окружающую среду). Т.е. в существующих на сегодня двигателях полноценно сгорает и переводится в тепло не более 75% топлива. Для 2-х тактных двигателей это значение еще меньше.

Термический КПД – в среднем поршневые двигатели обладают этим КПД в размере 35-40%. Т.е. около 65 % вырабатываемого тепла выбрасывается без пользы в окружающюю среду через систему охлаждения и с выхлопными газами.

    Механический КПД – в среднем 10% работы двигателя уходит на трение между собой его деталей и на привод вспомгательных механизмов двигателя.

В итоге – по сумме термических и механических потерь современные поршневые двигатели небольших размеров и мощностей имеют КПД не более 30%.В крупных двигателях, типа судовых дизелей или больших двигателей железнодорожных локомотивов и грузовых автомоилей, энергию экономить проще, но о них мы говорить не будем.

Но – значение КПД в 30% не учитывает долю не сгоревшего топлива, т.е. не принимает во внимание полноценность сгорания паров топлива в двигателе. Полагаю, что с учетом этого параметра, значение реального КПД поршневых бензиновых двигателей будет не выше 20%, а дизелей — чуть больше, примерно на 5-7 %.

Результат — это лучше чем паровые машины на угле с их 7-8% КПД, но все равно еще очень мало.Задумаемся – почему в понятие КПД не вошла указанная «топливная эффективность»? Почему понятие КПД явно пропускает мимо своего внимания долю топлива, которая не дает «взнос» своей части в процесс горения и образования тепла? Т.е. из понятия КПД выпадает большая часть потерь современных двигателей и цифры современных значений КПД без учета этих потерь явно завышены?

Истина кроется в самом значении термина «коэффициент полезного действия». Т.е. это определение доли полезной работы – «действия», и доли бесполезной работы. Какая- то работа или выделение энергии идет на пользу, а какая-то (например – на преодоление трения, или энергия тепла, теряемая с выхлопом) – идет без пользы, но она есть и эта энергия осязаема и учитываема. Но вот потери от не сгоревшего топлива не проявляются ни в виде бесполезного тепла или не целевой работы. Эти «минусы баланса» — это никак не потери работы или убытки тепла. Это потери, топлива в чистом виде. Т.е. это потери ни в джоулях, ни в атмосферах, а в граммах и литрах. А к таким потерям нельзя применить измерение или учет по категории потерянное давление или упущенное тепло, бесполезное действие или излишне затраченная работа.

Поэтому чисто по правилам формальной логики КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ и не должен учитывать эти потери. Для этой цели должен быть иной индикатор и определитель, но его в широком употреблении такого четкого и внятного параметра нет. Вот мы и получаем заведомо урезанный и излишне благостный показатель эффективности современных двигателей – показатель КПД, который учитывает только часть потерь…

А на самом деле суммарная эффективность современных ДВС оказывается заметно ниже, чем постулируемый повсеместно КПД в 35-40 % эффективности. Ведь учитывается только и полезное действие и теряемая зря энергия и лишняя работа, производимая за счет сгоревшей части топлива. А вот потери не сгоревшей части топлива из общего баланса топлива, поступившего в двигатель, так полноценно и не определяются…

РЕВИЗИЯ И ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ПОТЕРЬ В ПОРШНЕВОМ ДВСПостараемся кратко рассмотреть и проанализировать все потери энергии, заключенной в топливе, поочередно по позициям, изложенным выше. И затем — обдумать возможности избавления от этих потерь. Т.е. постараемся сформулировать концепцию и набросать общие черты совершенного двигателя. * * *     Первый уровень потерь – неполное сгорание топлива в камерах сгорания двигателя. Все специалисты знают – что топливо в современных двигателях сгорает неполноценно и часть его идет на выхлоп с отработавшими газами. Именно поэтому современные ДВС отравляют воздух продуктами неполного сгорания углеводродов и для получения «чистого выхлопа» в выхлопную трубу современных авто ставят каталитический дожигатель, который «дожигает» топливо на поверхностях своих активных элементов. В итоге- топливо, не сгревшее в цилиндрах, бесполезно окисляется в этих катализаторах. Зато выхлоп становится чище. Но и цена этих катализаторов с поверхностями из родия и платины- весьма высока и работают они ограниченный срок.

    Задача – получить двигатель ПОЛНОСТЬЮ сжигающий топливо в своих камерах сгорания и полностью переводящий энергию химических связей топлива в тепло и большой объем простых газов горения, типа водяного пара и СО2.

Анализ сегодняшнего неблагоприятного положения: Вначале рассмотрим — почему в традиционных поршневых двигателях топливо сгорает не полностью. Что мешает реализации процесса полноценного сгорания?

Основная трудность в поршневых двигателях на эту тему – нехватка кислорода для горения, а так же осуществление процесса горения в одном технологическом такте с расширением газов горения. Последнюю ситуацию можно описать и другими словами- Рабочей Смеси не хватает времени для полноценного сгорания. Эти «родовые болезни» поршневых двигателей практически неизлечимы, поэтому инженерная мысль за более 120 лет попыток от них избавиться так и не нашла способа сделать это.

Рассмотрим подробно этот недостаток: итак при нахождении поршня в Верхней Мертвой Точке (ВМТ), сжатая Рабочая Смесь (РСм) поджигается. Начинается процесс горения, который течет какое –то время. Примерное горание Рабоч СМеси в современном высокооборотном моторе длиться около миллисекунды – 0,001 сек. А вообще все 4 такта происходят за 0,02-0,04 сек.

Известно, что для полноценного и полного сгорания паров топлива желательны высокая температура и высоке давление. Но сразу после прохождения поршнем ВМТ он начинает движение вниз со значительным увеличением объема надпоршневого пространства. Т.е. по мере распространения фронта горения Рабочей Смеси (РСм) в камере сгорания первые порции сгоревшей РСм будут гореть при высокой температуре и большом давлении. Но вот последние порции горящей РСм оказываются в условиях резко снижающегося давления и падающей температуры. Соответственно – полноценность горения резко падает, а то и прекращается вообще. По этой причине часть РСм сгореть не успевает или сгорает не полноценно. Поэтому часть паров топлива идет в выхлопную трубу и в выхлопных газах непременно присутствуют продукты не полного сгорания углеводородов топлива. Итог – часть топлива не сгорает и не превращает свою энергию в тепло, а затем — во вращение главного вала двигателя, а только загрязняет и отравляет окружающий воздух.

Устранить этот недостаток практически невозможно, так как сама принципиальная конструкция поршневого двигателя предполагает важнейшим принципом соединение в одном технологическом такте «горение – расширение» двух разных процессов: горения и расширения продуктов горения. Эти процессы трудно объединить, так как каждый из них оптимально протекает в условиях взаимоисключающих оптимальные условия для другого процесса.

Действительно – процесс сгорания сжатого заряда РСм будет лучше всего происходить в запертой камере неизменного объема. В термодинамике этот процесс определяется как «изохорный» процесс. Т.е. заряд РСм будет сгорать полностью и переводить в тепло и давление всю энергию химических связей углеводородов топлива в замкнутой камере в условиях резко нарастающих давления и температуры.А процесс расширения будет лучше всего происходить в условиях невысокой температуры (для обеспечения смазки скользящих и трущихся поверхностей рабочих элементов двигателя), при легком движении главного рабочего органа (поршня).Как видим – в поршневых двигателях оба эти условия полноценно не могут соблюдаться, поэтому объединенный процесс «сгорания- расширения» идет по «компромисному сценарию», когда для каждого из процессов создаются мало подходящие условия, но в итоге- они все же позволяют как-то реализовывать течение этих совместных процессов хотя бы на 50% эффективности. В итоге – процесс работы современного поршневого двигателя- это технологии сплошных трудных компромиссов и значительных потерь.

В итоге такого «компромисного брачного союза» с потерями для обеих участвующих в деле сторон мы получаем следующий результат:— горение происходит в условиях резкого расширения камеры сгорания, да еще при значительно низкой температуре стенок цилиндра. В итоге- топливо сгорает не полноценно и малоэффективно, да еще и часть тепла от сгоревшего топлива теряется при нагреве холодных стенок охлаждаемого цилиндра. Т.е. горение происходит в крайне неэффективных условиях.— расширение происходит в условиях высоких температур от совмещенного с расширением процесса горения. Именно поэтому стенки цилиндра приходится охлаждать, ибо масло для смазки трущихся поверхностей поршня и цилиндра при температуре более 220 С°, теряет свои «скользкие свойства» и трение начинается «на сухую», а обугленное масло спекается в твердые частицы, которые еще больше начинают мешать этому процессу.

КПД роторного двигателя

Отчасти выход из тупика процесса «горения – расширения» находят, устраивая «раннее зажигание», чтобы как можно меньшая часть горения РСм происходила на линии скоростного расширения и высокого увеличения объема камеры сгорания. Но это вынужденная и чреватая иными побочными неприятностями схема. Так как «ранее зажигание» предполагает поджиг РСм и создание начального этапа рабочего давления газов горения еще до прихода поршня в ВМТ, т.е. на завершающем этапе такта «сжатие». Следовательно, инерции работы кривошипно-шатунного механизма (КШМ) приходится преодолевать это возникающее давление горящей РСм и сжимать за счет инерции вращения КШМ или работы других поршней, начавшую расширяться горящую РСм. Итог этого компромисса- резкое увеличение нагрузок на коленвал, поршни, шатуны и пальцы КШМ, как и уменьшение КПД. Т.е. двигатель оказывается ареной противоборства разнонаправленных сил.

Другая трудная тема поршневых двигателей – это нехватка кислорода. Правда, она характерна только для бензиновых двигателей (двигателей работающих с принудительным искровым зажиганием), дизели (двигатели работающие с воспламенением от сжатия) лишены этого недостатка. Но зато дизели взамен приобрели немало иных трудностей — большой вес, громоздкость и внушительные габариты. Действительно – эффективного дизеля приемлемых габаритов объемом менее 1,2 литра никому создать не удалось… Это двигатель самого маленького дизельного автомобиля Audi-А2. А уход дизелй в совсем малые габариты имеет печальный результат. Так — малые дизеля Владимирского тракторного завода Д-120 (они ставятся на мини-трактора) при мощности 25-30 л.с. имеют вес 280-300 кг. Т.е. на одну лошадиную силу мощности приходится 10 кг веса. У других производителей во всем мире положение похожее.Итак, топливо сгорает не полностью, когда РСм «богатая», т.е. в ней много паров топлива и мало воздуха (кислорода). Такая РСм не имеет шансов сгореть полностью, для окисления углеводородов топлива просто не хватает кислорода. Итог — не сгоревшие по этой причине пары топлива идут на выхлоп. Но зато такая РСм горит быстро, хотя и неполноценно. Значит большая часть паров топлива все же сгорает и дает нужное давление и температуру.

Можно пойти другим путем — сделать «бедную смесь», т.е. в РСм будет много воздуха (кислорода) и мало паров топлива. В итоге в идеальном случае такая РСм будет иметь возможность сгореть полностью — все пары топлива сгорят на 100% с полным КПД. Но у такой РСм есть большой недостаток – она горит гораздо медленнее «богатой смеси» и в условиях реально действующего поршневого двигателя, где горение идет на линии скоростного увеличения объема, такая РСм просто не успевает полноценного сгорать. Так как значительная часть горения такой РСм попадает за счет малой скорости в условия резкого нарастания объема камеры сгорания и падения температуры. Итог – РСм опять сгорает не полностью даже в варианте «бедной смеси» и заметная ее часть идет не сгорев на выхлоп.

И опять топливная эффективность такого режима работы поршневого двигателя оказывается весьма низкой.На малую обеспеченность процесса горения РСм кислородом играет так же способ управления карбюраторными двигателями- «количественный способ». Для того чтобы сбросить обороты двигателя и уменьшить его «тягу», водитель прикрывает дроссельную заслонку, тем самым он ограничивает доступ воздуха в карбюратор. В итоге- опять нехватка воздуха для горения топлива и опять плохая топливная эффективность… Инжекторные двигатели отчасти лишены такого недостатка, но остальные беды поршневого мотора в них проявляются «по полной программе».

Путь избавления от этого недостатка: Нужно разделить два предельно противоречивых рабочих технологических процесса — «горение – образование рабочих газов высокого давления и температуры» и «расширение рабочих газов высокого давления и температуры». Тогда оба этих процесса можно начать осуществлять в специализированных камерах и устройствах при наиболее оптимальных параметрах. Т.е. горение будет происходить «изохорно» — в запертом объеме, при нарастающем давлении и увеличивающейся температуре. А расширение можно будет производить в условиях невысоких температур.

В принципе идея совершить такое «великое разделение» формулировалась различными изобретателями и инженерами различных стран достаточно давно. Например- разработки немецкой фирмы «DIRO Konstruktions GmbH & Co. KG», на тему поршневого двигателя с обособленной камерой сгорания. Но вот предложить теоретически красивую и технически работоспособную для реализации в металле схему, так пока никому не удалось. Та же немецкая фирмя «DIRO Konstruktions GmbH & Co. KG» начала получать патенты на свои разработки около 15 лет назад, но о реальных успехах в деле создания реально действующего двигателя у нее так и не слышно.

Итак- нужно обеспечить длительный процесс горения заряда РСм в запертом объеме – «изохорный процесс». В этих условиях можно будет сжигать заведомо «бедную смесь», с большим коэффициентом избытка воздуха, когда пары топлива будут сгорать полностью, давать максимально возможное количество тепла и газов горения, и при этом на выхлоп будут идти минимально токсичные продукты горения. Но это возможно сделать, лишь обеспечив достаточно длительное время горения заряда «бедной» РСм в запертом объеме при нарастающем давлении и значительной температуре. Что в поршневом двигателе обеспечить практически не возможно.

* * *Второй уровень потерь – значительные потери тепла, полученного от сгорания «усвоенного двигателем топлива».Тепловой баланс бензинового двигателя складывается таким образом :1) – тепло переводимое в полезную работу: 35%;2) – тепло теряемое с выхлопными газами : 35%;3) – тепло теряемое от потерь через систему охлаждения: 30%;

Задача – получить двигатель имеющий минимальные потери тепла во внешнюю среду. В идеале можно поставить задачу создать двигатель с термическим КПД в 80%. Но даже если удастся добиться этого показателя в 65-70%, вместо 35 % на сегодня, это будет огромный скачок вперед. Т.е. двигатель той же мощности при таком КПД начнет расходовать в 2 раза меньше топлива, чем прежде.

Анализ сегодняшнего неблагоприятного положения: Вначале рассмотрим — почему в традиционных поршневых двигателях такие большие потери тепла «на сторону»? Что приводит к такому печальному положению?

Первая категория тепловых потерь — потери тепла с отводом через стенки цилиндров с системой охлаждения. Вообще для повышения значения термического КПД охлаждать двигатель не следует совсем. От этого температура деталей двигателя сразу поднимется- и от этого обуглится масло (которое создает пленку для легкого скольжения на поверхностях трения), и поршень перестанет легко двигаться в цилиндре и двигатель скоро заклинит. Здесь мы снова напарываемся на противоречия совмещения в одном такте двух процессов – горения и расширения. Температура во время вспышки горения в начальном периоде поджига РСм – достигает 3000 С°. А предельная температура масла, когда оно еще смазывает и спасает от трения, это 200 – 220 градусов. При превышении этого температурного порога масло начинает «гореть» и обугливаться. Для обеспечения высокого КПД двигатель охлаждать не разумно, но для обеспечения возможности движения основного рабочего органа – поршня, смазка жизненно необходима… Т.е. система охлаждения, позволяющая поршню двигаться в цилиндре — резко снижает термический КПД двигателя. Это осознанное и необходимое уменьшение КПД.

Вторая категория тепловых потерь – потери тепла с выхлопными газами. Температура выхлопных газов на выходе из цилиндров для разных типоразмеров и двигателей колеблется от 800 до 1100 С°. Поэтому в работающем на высоких оборотах двигателе выхлопные коллекторы порой начинают раскаляться до малинового свечения… Это значит только одно — энергия горения топлива, превратившаяся во внутреннюю энергию газов горения в виде их высокой температуры, теряется безвозвратно и совершенно бесполезно. Именно через этот канал «тепловых убытков» современные ДВС теряют около 35% энергии горения топлива. И превратить эту энергию в полезную работу чрезвычайно сложно, максимум, что удалось сделать – это вставить в выхлопной тракт турбину, которая крутит компрессор турбонадува. Этим достигается повышение давления воздуха, попадающего в цилиндры. И этим немного увеличивается КПД. Но – надо понимать, что турбина «улавливает» не повышенную температуру, а избыточное давление газов, покидающих цилиндр. Т.е. это немного другая тема и экономия иного рода.

Таким образом оказывается, что поршневой мотор плохо «перерабатывает» не только температуру, но и высокое давление рабочих газов. На самом деле – на выхлоп идут рабочие газы с избыточным давлением в 8 – 10 атмосфер. Это очень немало, стоит только вспомнить, что первые паровые машины в начале 19-го века имели рабочее давление в 3 или 3,5 атмосферы и успешно работали на угольных шахтах и в металлургических заводах, как и двигатели первые паровозы.

Тут все дело кроется в одинаковых геометрических размерах объема сжатия и объема расширения. У поршневого двигателя они равны, и ничего тут не поделаешь. В идеале – эти объемы должны быть разными. Ухищрение типа цикла Аткинсона, когда в поршневых двигателях объем сжатия оказывается меньше, чем объем расширения, малоэффективны, так как резко снижают силу крутящего момента двигателя.

Но увеличение объема камеры расширения позволит лишь превращать в полезную работу весь излишек избыточного давления, а вот повышенную температуру раскаленных газов горения топлива этим методом утилизировать не удастся. Единственно, что пришло на ум инженерам, так это для превращения высокой температуры в работу — впрыскивать в цилиндры воду. По идее: вода, превращаясь в пар высокого давления, будет резко повышать давление образовавшейся паро-газовой смеси и при этом значительно понижать её температуру. Но, в поршневом двигателе за более чем 80 лет усилий в этом направлении так ничего эффективного и работоспособного создать и не получилось. Поршневая схема двигателя внутреннего сгорания оказалась очень враждебной этой идее и не позволила встроить в цикл работы двигателя паровой такт или паровую фазу.

Тепловой КПД роторного двигателя

Надо сказать, что по основополагающему закону термодинамики, сформулированному почти 200 лет назад С. Карно, тепловой двигатель с предельно возможным КПД должен иметь максимальную температуру рабочих газов в начале рабочего цикла, и минимальную температуру рабочих газов в конце цикла.Но в поршневом двигателе внутреннего сгорания максимально высокую температуру газов на первом этапе цикла мешает получить система охлаждения, а минимально избыточную температуру газов в конце цикла мешает получить невозможность встроить в схему двигателя паровую составляющую. В итоге мы сегодня пользуемся двигателями с термическим КПД около 35%, не многим лучше, чем 60 или 70 лет назад…

Путь избавления от этого недостатка: необходимо создать конструкцию двигателя, позволяющую проводить процесс сгорания топлива в теплоизолированной камере сгорания (для достижения максимальной температуры в начале рабочего цикла), а так же позволяющую включать на завершающем этапе работы горячих газов горения паровую фазу (для достижения минимальной температуры в конце рабочего цикла). Так же такая конструкция двигателя позволит обходиться без обособленной и громоздкой системы охлаждения, которая бы «выкидывала» тепло во внешнюю среду.

Заодно — двигателю не нужна будет громоздкая и тяжелая выхлопная труба, которая в традиционных поршневых моторах гасит грохот от отработавших газов, вылетающих «выстрелами» с избыточным двлением в 8-10 атмосфер. Ибо в предлагаемой конструкции избыточное давление выхлопных газов будет минимальным.

* * *Третий уровень потерь – заметные потери мощности на преодоление сил трения, как и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс, как и потери на привод вспомогательных механизмов. Эти потери определяются как механические потери. Они зависят от кинематической схемы двигателя. Но кроме собственно на механические потери, кинематическая схема и ее конструкция так же влияют на другой важнейший показатель работы, который не имеет прямого отношения к КПД: это режим и величина крутящего момента.

Задача – получить двигатель, имеющий минимальные механические потери. А так же обладающий постоянно действующим крутящим моментом высокого значения при небольших размерах самого двигателя. Высокий и стабильный крутящий момент позволяет обходиться без такой громоздкой и сложной системы транспортного средства как коробка переключения скоростей. Пример – транспорт с электродвигателями и паровыми двигателями.

 

Тепловой КПД роторного двигателя

Анализ сегодняшнего неблагоприятного положения: в стандартном поршневом (тронковом) двигателе реакция шатуна (поперечная составляющая этой реакции относительно оси цилиндра) на давление рабочих газов все время прижимает поршень то к одной стороне цилиндра, то к другой. Эта система работы двигателя требует постоянной смазки сильно трущихся поверхностей, и затрат на преодоление этих сил трения. Кроме того, при вращении кривошипа КШМ, проекция плеча, создающего крутящий момент, к вектору движения поршня все время меняется от «ноля» до «максимума» и обратно каждый рабочий ход. Такой все время скачкообразно пульсирующий режим крутящего момента малопригоден для привода исполнительных механизмов. И только на высоких оборотах поршневых двигателей сила крутящего момента заметно увеличивается. Но, высокие обороты (порядка 3-4 тыс. об. в мин.) не нужны большинству потребителей. Поэтому и приходится делать сложную и громоздкую коробку переключения передач, которая является неотъемлемой частью автомобилей, мотоциклов и пр.&nbsp Кроме того механический КПД заметно уменьшается за счёт отбора мощности двигателя на привод его вспомогательных механизмов — помпы системы охлаждения, вентилятора охлаждения, распредвалов и клапанов газораспределения, электрогенератора и пр. А еще заметные потери мощности вызывает необходимость сжатия рабочей смеси, и чем выше степень сжатия, тем эти потери выше. Кроме того, заметные потери мощности может вызывать излишне ранее зажигание, когда двигатель вынужден, в конце 2-го такта «сжатие», сжимать начинающие расширяться продукты горения.

Путь избавления от этого недостатка: необходимо создать конструкцию двигателя, в котором бы давление рабочих газов не прижимало главный движущийся рабочий орган к неподвижному корпусу. При этом двигатель должен отличаться такой конструкцией, которая бы позволяла иметь постоянное плечо крутящего момента на всем пути движения главного рабочего органа двигателя. При этом на таком пути давление рабочих газов должно осуществляться как можно дольшее время, в идеале – стремиться к 100%. Напомню, что у 4-х тактных двигателей из полного цикла двигателя из 2-х оборотов вала, давление на поршень действует лишь пол оборота, да и то в режиме передачи этого давления с нестабильным плечом крутящего момента.

 

ИТОГ:

ИТАК- сформулируем условия, которые выдвигает научный подход, для того чтобы создать двигатель с высоким КПД:1) Основные технологические процессы двигателя «горение» и «расширение» должны быть разделены и разнесены для реализации в разные технологические камеры. При этом сгорание должно происходить в запертой камере, в условиях нарастающей температуры и увеличивающегося давления. 2) Процесс сгорания должен происходить достаточное время и в условиях избытка воздуха. Это позволит на 100% сжигать рабочую смесь. 3) Объем камеры расширения должен быть значительно больше камеры сжатия, минимум на 50%, Это нужно для полноценного перевода давления рабочих газов в работу на главном рабочем органе. 4) Должен быть создан механизм перевода высокой температуры выхлопных газов в работу на главном рабочем органе. Для этого есть только одна реальная возможность – подача воды для превращения высокой температуры газов горения в давление получаемого пара. 5) Рабочий орган и вся кинематика двигателя должны быть устроены таким образом, чтобы как можно больший период цикла двигателя рабочий орган воспринимал давление рабочих газов, а плечо перевода силы этого давления все время было максимально возможным.

После внимательной работы с этими требованиями теоретических подходов физики и механики на тему создания двигателя с высоким КПД, оказывается, что создать поршневой двигатель под такие задачи совершенно невозможно. Поршневой ДВС не удовлетворяет ни одному из этих требований. Из этого факта следует следующий вывод – необходимо искать более эффективные, альтернативные поршневой схеме, конструкции двигателя. И самая близкая к необходимым требованиям оказывается схема роторного двигателя.

В своей работе над концепцией совершенного роторного двигателя я как раз исходил из попытки учесть при создании концептуальной схемы двигателя необходимости реализации всех указанных выше теоретических предпосылок. Надеюсь, мне это удалось сделать.

 

Сравним содержание основных возможностей главных механизмов и технических принципов, применяемых в различных типах двигателей. Существующие моторы я буду сравнивать с концепцией совершенного роторного двигателя, над созданием которой тружусь уже некоторое количество времени.

 

Схема роторный двигатель

 

 

СТАТЬЯ №2-1
РАЗМЫШЛЕНИЕ О СТЕПЕНИ СЖАТИЯ:ВСЕ ХОРОШО В МЕРУ

Все мы привыкли к тому, что экономичный и мощный двигатель должен иметь высокую степень сжатия. Поэтому на спортивных автомобилях двигатели всегда имеют высокую степень сжатия, а тюнинг двигателей (форсирование) для повышения мощности стандартных моторов массовых серий предполагает прежде всего увеличение их степени сжатия.Поэтому в широком массовом мнении закрепилась идея — чем выше степень сжатия двигателя, тем лучше, так как это ведет к увеличению мощности мотора и повышению его КПД. Но — к сожалению, это положение верно лишь отчасти, а точнее, оно верно не боле чем на 50%.История техники говорит нам, что когда в 1860-х годах появился первый ДВС Ленуара (который работал без сжатия), он лишь едва-едва превосходил по КПД паровые машины, а когда (через 15 лет) появился 4-х тактный ДВС Отто, работающий со сжатием, то КПД такой модели сразу превзошел на голову по экономичности все существовавшие тогда двигатели.Но сжатие – не такой уж простой и однозначный процесс. Тем более, что достигать очень высоких степеней сжатия, не имеет смысла, да и это очень трудно технически.Первое: чем выше степень сжатия – тем больше рабочий ход поршня в цилиндре. Следовательно – больше линейная скорость движения поршня на высоких оборотах. Следовательно – тем больше инерционные знакопеременные нагрузки, действующие на все элементы кривошипно-шатунного механизма. При этом — еще и повышаются уровни давления в цилиндре. Поэтому у двигателя с высокой степенью сжатия и длинным рабочим ходом все элементы и детали мотора должны быть повышенной прочности, т.е. толстыми и тяжелыми. Именно поэтому дизеля не бывают маленькими и легкими. Поэтому не создано малых дизелей для мотоциклов, для подвесных лодочных моторов, легкой авиации и пр. Именно поэтому подвергнутые серьезному тюнингу – «пережатые» стандартные авто моторы имеют столь малый моторесурс.Второе: чем выше степень сжатия, тем сильнее риск детонации со всеми вытекающими разрушительными последствиями. Заправка бензином с невысоким качеством может попросту разрушить такой мотор. О детонации – читайте в специальной СТАТЬЕ. Т.е. на определенной степени сжатия приходится применять все более дорогой и специальный бензин или особые присадки к нему. В пятидесятые — шестидесятые годы магистральной линией двигателестроения, особенно в США, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.Однако – достигать предельно возможных степеней сжатия нет никакого смысла. Дело в том, что термический КПД двигателя нарастает с повышением степени сжатия, но не линейно, а с постепенным замедлением. Если при увеличении степени сжатия от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 — только в 1,157 раза. Т.е. после достижения определенного порога степени сжатия ее дальнейшее повышение не имеет смысла, ибо выигрыш будет минимальным, а нарастающие трудности – огромными.

* * *       При внимательном анализе возможностей работы разных типов двигателей и поиске путей повышения их эффективности можно найти возможности, отличные от постоянного повышения степени сжатия. И они будут гораздо более эффективными и качественными, чем высокое повышение степени сжатия. Для начала разберемся – а что дает собственно высокая степень сжатия. А дает она следующее: — дает высокую длину рабочего хода, т.к. в поршневом двигателя длина хода сжатия равна ходу длины расширения;— сильное давление в заряде рабочей смеси, при котором происходит сближение молекул кислорода и топлива. От этого процесс горения подготавливается лучше иидет быстрее.

По первой позиции можно дать такие комментарии: действительно, экономичность дизелей во многом обязана тому, что они имеют большую длину рабочего хода. Т.е. увеличение длинны хода расширения значительно более серьезно влияет на повышение эффективности и экономичности двигателя, чем повышение длины хода сжатия. Это дает возможность снимать с давления рабочих газов больше пользы – газы работают на большее перемещение поршня. И если в «бензиновых» моторах диаметр поршня примерно равен длине рабочего хода, с соответствующей «степенью сжатия» и «степенью расширения», которые привязаны к длине хода поршня, то в дизельных двигателях этот параметр заметно больше. У классических низкооборотистых дизельных двигателей ход поршня больше, чем диаметр поршня на 15-30%. В судовых дизелях эта разница приобретает вообще вопиющий размер. Например, у огромного 14-цилиндрового дизельного двигателя для супертанкера производства финской фирмы Wartsila, рабочим объёмом 25 480 литров и мощностью 108 920 л.с. при 102 об/мин., диаметр цилиндра составляет 960 мм., при ходе поршня — 2500 мм.

При этом напомню- что такие судовые дизеля работают на сырой нефти, которая может выдерживать очень высокую степень сжатия при таком огромном ходе поршня.

Но увеличение степени сжатия имеет и свои неприятные стороны – требует применения дорогих высокооктановых сортов бензина, увеличения веса мотора, а так же немалых затрат мощности двигателя на процесс сильного сжатия.Попробуем разобраться – а не получится ли достичь близкого, и даже большего эффекта в наращивании мощности и увеличения КПД двигателя иными способами, т.е. без излишнего увеличения степени сжатия с нарастанием присущего подобному процессу негатива. Оказывается, что такой путь возможен. Т.е. всех обоих положительных аспектов от наращивания степени сжатия можно получить иными путями и без присущих для наращивания степени сжатия неприятностей.

Рассмотрение первой позиции – большая длинна рабочего хода. Главное для экономичности – это большая длинна рабочего хода, чтобы все рабочие газы по максимуму передали давление на поршень. А в поршневом моторе рабочий ход равен длине хода сжатия. Вот как-то и закрепилось мнение, что важнее всего – степень сжатия, а не степень расширения. Хотя в поршневом двигателе — эти значения равны. Поэтому и разделять их не имеет особого смысла.

Но в идеале – лучше сделать эти длинны хода разными. Так как повышение хода сжатия ведет к массе неприятных последствий, то его сделать умеренным. А вот ход расширения, как отвечающий по максимуму за экономичность и эффективность, сделать максимально большим. Но в поршневом моторе это сделать практически невозможно (или сделать очень трудно и сложно- пример двигатель Кушуля). Зато есть масса схем роторных двигателей, которые позволяют без особого труда разрешить эту дилемму. Т.е. возможность двигателю иметь умеренную степень сжатия и при этом значительную длину рабочего хода.

Рассмотрение второй позиции – активизация и высокая эффективность процесса сгорания топлива. Его высокая скорость и полнота. Это важное условие качества и экономичности работы двигателя. Но, оказывается, степень сжатия (обеспечение высокого давления) является не единственным, и даже не самым лучшим способом достижения такого результата.

Тут я позволю себе цитату из академической книги по теории двигателей для ВУЗов советского периода: «Автомобильные двигатели», под ред. М.С.Ховаха. Москва, «Машиностроение», 1967г.Как видно из приведенной цитаты, качество и скорость сгорания больше зависит от температуры сгорания, и в меньшей степени от давления. Т.е. если удастся обеспечить предельно высокую температуру среды сгорания, то полноценность сгорания будет максимальной, и нужда в предельно высоком давлении перед процессом сгорания (в степени сжатия) отпадет.

Из всех выше описанных теоретических подходов, можно сделать один вывод – мощный двигатель с высоким КПД может обойтись и без высокой степени сжатия, со всеми присущими для нее трудностями. Для этого в двигателе степень расширения должна быть заметно выше степени сжатия, а сгорание заряда свежей рабочей смеси должно происходить в предельно нагретой камере сгорания. При этом в процессе сгорания давление и температура должны повышаться за счет их естественного увеличения за счет энергии процесса горения. Т.е. камера сгорания должна герметично запираться и не менять свой объем в процессе сгорания. Следовательно: скоростного увеличения объёма камеры сгорания — с соответствующим падением давления и температуры (как это происходит в поршневом моторе) быть не должно.Кстати- во время сгорания топливной смеси давление в запертой камере сгорания неизменного объема будет повышаться, т.е.сгорающие «второй серией» (более 60% от массы заряда) порции топлива будут сгорать при очень высокой степени сжатия (давление около 100 атм.) давление которого будет создано сгоранием первой части топлива. Тут надо зметить, что давление завершения такта сжатия даже у дизелей (этих нынешних рекродстменов по КПД) состалвяет не более 45-50 атм.Но оба этих вышеупомянутых условия в поршневом двигателе с кривошипно-шатунным механизмом соблюсти и обеспечить невозможно. Поэтому и работают поршневые двигатели на повышенных степенях сжатия, со всеми вытекающими трудностями, и никак не могут преодолеть планку КПД в 40% уже почти 100 лет.

ИТОГ этой статьи таков – высокоэффективный двигатель большой мощности с высоким КПД может иметь умеренную степень сжатия, если будет иметь ход расширения, заметно больше чем ход сжатия. А сгорание рабочей смеси будет происходить в запираемой на время сгорания и не охлаждаемой камере (изохорный адиабатический процесс) при нарастающих температуре и давлении от энергии самого процесса сгорания.В рамках идеи поршневого двигателя такую конструкцию создать невозможно, а вот в поле идей роторных двигателей подобные конструкции создать вполне реально. Чем и занимается автор этого текста и этого сайта.

 

СТАТЬЯ №2-2
РАЗМЫШЛЕНИЕ О СТЕПЕНИ СЖАТИЯ-2:ВЗГЛЯД В ИСТОРИЮ

26.01.13г.

В первой части статьи я показал – что непрерывное повышение степени сжатия в поршневом двигателе с кривошипно-шатунным механизмом — единственный путь небольшого увеличения КПД двигателя, имеет четкие пределы своих возможностей. На степенях сжатия, приближающихся к 16, Рабочая Смесь с парами бензина даже октанового числа 100 начинает сгорать в режиме детонации, а детали и корпус двигателя становятся очень громоздкими и толстостенными (как в дизеле), чтобы выдерживать повышенные давления и великие инерционные нагрузки. Но огромные силы детонационного сгорания даже такие громоздкие и массивные детали разрушают очень быстро.

Но есть другие пути повышения КПД двигателя – это:А) – увеличение температуры сгорания Рабочей Смеси (температуры в камере сгорания), чтобы добиться полного и быстрого сгорания паров бензина. При этом выделяется максимальное количество тепла и Рабочее Тело будет сильнее давить на поршень — т.е. совершать большую работу.По этому пути поршневые двигатели с кривошипно-шатунным механизмом и совмещенным процессом «горения-расширения» (3-й такт) идти не могут, так как масло (смазывающее стенки кинематической пары «поршень — цилиндр») при температуре 220 градусов уже начинает обугливаться и перестает смазывать. Именно поэтому цилиндр и поршень двигателя надо охлаждать, а это приводит в резкому снижению теплового КПД двигателя.Б) – увеличение объема (степени) расширения Рабочего Тела (длины хода расширения) для полноценного расширения газов Рабочего Тела. Это позволит полностью использовать их избыточное давление. В современных поршневых двигателях на выхлоп идут газы с давлением в 5-8 атмосфер, что является значительными потерями. И это при том, что среднее эффективное давление поршневого двигателя составляет всего 10 атмосфер. Увеличить величину «срабатывания» этого давления мешает малая длина рабочего хода поршневого двигателя с КШМ (кривошипно-шатунным механизмом).Если увеличить степень расширения газов Рабочего Тела в двигателе, то его КПД значительно увеличится и без необходимости повышения степени сжатия.

 

Первый в истории двигатель внутренего сгорания - двигатель Ленуара. 1860г

Первый в истории двигатель внутренего сгорания — двигатель Ленуара. 1860г

Итак, тема этой статьи: для повышения КПД можно и нужно увеличивать степень расширения Рабочего Тела (рабочих газов) без увеличения степени сжатия. Это должно привести к значительному повышению эффективности работы двигателя.Давайте в этой статье обоснуем именно такую возможность.

В оптимуме надо иметь: степень сжатия может быть совсем невеликой – примерно 3-х кратной, это соответствует давлению в заряде сжатой Рабочей Смеси в 4 атмосферы, но степень расширения (длина линии рабочего хода) должна превосходить эту небольшую степень сжатия примерно в 6-8 раз.Такая постановка вопроса может показаться странной и неразумной всем знатокам традиционных схем двигателей, которые привыкли к высоким степеням сжатия в поршневых моторах. Но именно о таком парадоксальном положении дел в реальности свидетельствует внимательное изучение конструкций двигателей внутреннего сгорания, которые создавались и работали на заре появления таких двигателей, т.е. в эпоху создания первых ДВС.

Итак, первое заблуждение, которое работает на упрочнение мифа о необходимости создания высокой степени сжатия в двигателе, обосновывается тем, что первые двигатели внутреннего сгорания, которые создавались 150 лет назад, не сжимали предварительно Рабочую Смесь перед ее поджигом и поэтому имели совершенно мизерный КПД — почти такой же как и у примитивных паровых машин.Действительно, первый действующий двигатель внутреннего сгорания конструкции Жана Ленуара (патент 1859 года) не имел предварительного сжатия Рабочей Смеси и работал с КПД в 4%. Всего 4 % — это как и прожорливые и громоздкие паровые машины того времени.А вот первый образец 4-х тактного двигателя Николауса Отто, созданный в 1877 году, работал с предварительным сжатием Рабочей Смеси и при работе показал КПД в 22 процента, что для того времени было феноменальным достижением. При этом степень сжатия и степень расширения (как у всех нынешних поршневых ДВС с КШМ) у него были равны между собой.На основании этих данных:— КПД двигателя Ленуара без сжатия – 4%;— КПД двигателя Отто со сжатием – 22 %;делаются простые и ясные выводы – двигатель работающий с предварительным сжатием Рабочей Смеси работает по принципиально более эффективному режиму, и – чем больше степень сжатия – тем лучше. Этот вывод за 140 последних лет приобрел характер прописной истины и последние 100 лет двигателестроение идет по пути наращивания значения степени сжатия, которая сегодня уже достигла предельных значений.

НО в изложении этой информации- есть одно большое НО…Оказывается тот же Николаус Отто, прежде чем создать свой знаменитый 4-х тактный двигатель со сжатием в 1877 году, немного раньше – в 1864 году создал, выпускал и успешно продавал многими сотнями другое свое изобретение – атмосферный двигатель внутреннего сгорания, работающий без предварительного сжатия. КПД этого двигателя составлял 15%… Такой высокий КПД совершенно не укладывается в теорию, что сильное предварительное сжатие Рабочей Смеси совершенно необходимо для достижения значительных показателей КПД двигателя.Что-то в этой теме было не так, чего-то не хватало для понимания очень важных сфактов, и я решил изучить эту ситуацию. И вот к каким выводам я пришел:-совершенно ужасный – мизерный – КПД двигателя Ленуара получался потому, что он имел совершенно недопустимо малую СРЕПЕНЬ РАСШИРЕНИЯ рабочих газов;— а очень достойным КПД в 15 % атмосферный двигатель Отто, работающий без сжатия, обладал от того, что имел очень большую СТЕПЕНЬ РАСШИРЕНИЯ рабочих газов;Правда этот двигатель Отто имел очень плохой крутящий момент и очень неровный режим вращения главного вала, поэтому и потом был быстро вытеснен 4-х тактными дви-гателями. Но вот со значением КПД у него было очень прилично.

Давайте внимательно посмотрим на габариты рабочих органов двигателя Ленуара и сделаем некоторые грубые расчеты. Диаметр поршня — 120 мм и ход поршня — 100 мм. Описания двигателя того времени сохранили данные о том, что на всасывание газа и воздуха отводилось расстояние примерно в половину длины «линии расширения». Затем клапан подачи закрывался и электросвеча давала искру. Т.е. на процесс расширения, вернее на объединённый процесс «горение-расширение» оставалось менее полвины длины рабочего хода… Искра поджигала смесь газа и воздуха, происходила вспышка, температура и давление газов в цилиндре резко увеличивалось и рабочее давление с усилием гнало поршень дальше. Максимальный пик рабчего давления газов на поршень составлял 5 атмосфер. Но надо понимать- что Рабочая Смесь поджигалась в условиях все углубляющегося падения давления – ведь поршень продолжал двигаться создавая разрежение ниже атмосферного давления… В таких условиях поджигаться могла только очень «богатая» смесь, перенасыщенная газом. Соответственно — сгорание в таком режиме было крайне неполным, да еще и расшириться продуты сгорания вряд ли могли полноценно – ведь длина рабочего хода была крайне малой. Т.е. для поршня диаметром в 120 мм. длина рабочего хода составляла менее 50 мм. Можно смело считать, что на выхлоп шли газы весьма высокого давления, да еще и перенасыщенные не сгоревшим светильным газом. Соответственно двигатель таких параметров имел мощность всего 0,5 лошадиной силы при частоте вращения вала в 120-140 оборотов в минуту.Итак – смотрим на двигатель Ленуара. Этот двигатель работал по 2-х тактному циклу. Вначале на линии рабочего хода поршень втягивал в себя светильный газ и воздух (Рабочую Смесь). Затем клапан подачи закрывался. Электрическая свеча давала искру — и Рабочая Смесь вспыхивала, и горячий газ усиленного давления толкал поршень дальше. Затем при обратном ходе поршень выталкивал продукты горения из цилиндра, и затем все повторялось вновь.Т.е. в одном рабочем такте — на «линии расширения» — были совмещены ТРИ рабочих процесса:— впуск Рабочей Смеси;— горение Рабочей Смеси;— расширение Рабочего Тела;

ВЫВОД— двигатель Ленуара имел такой низкий КПД и такую малую мощность прежде всего по причине очень малой длины рабочего хода (когда рабочие газы просто не имели возможности сработать) и очень неэффективной организации рабочих процессов, когда предельно «богатая» Рабочая Смесь поджигалась при давлении заметно ниже атмосферного в условиях активного расширения объема. Т.е. этот двигатель следовало обозначить, как двигатель, работающий с ПРедварительным РАСШИРЕНИЕМ (разрежением) Рабочей Смеси….

ДАЛЕЕ – рассмотрим схему работы другого двигателя, работавшего без предварительного сжатия Рабочей Смеси, но имевшего КПД в 15 %. Это атмосферный двигатель Отто образца 1864 года. Это был очень необычный двигатель. Он по своей кинематике казался чем-то совершенно уродливым и не пригодным к работе, но при «корявой» кинематической схеме, он действовал по весьма рациональной схеме организации рабочих процессов и поэтому имел КПД в 15%.Цилиндр этого двигателя был установлен вертикально и поршень двигателя двигался вверх- вниз. При этом в этом двигателе не было КШМ, а поршень имел направленную вверх очень длинную зубчатую рейку, которая входила своими зубьями в зацепление с шестерней и вращала её.

Двигатель Отто

Атмосферный двигатель Отто образца 1864года. Справа на фото выставлен поршень с длинной зубчатой рейкой, которая дает представление о длине рабочего хода. При этом, когда под поршнем взрывалась Рабочая Смесь, и поршень мгновенно взлетал вверх – то шестеренка вращалась вхолостую, ибо специальный механизм отсоединял ее от маховика машины. Затем, когда поршень и рейка достигали крайней верхней точки, и давление рабочих газов в поршне переставало действовать, поршень и рейка под своим весом начинали путь вниз. В этом момент шестерня присоединялась к валу маховика, и начинался рабочий ход. Таким образом — двигатель действовал рывковыми импульсами и имел очень плохой режим кутящего момента. Двигатель к тому же имел малую мощность, так как усилие создавали только вес поршня и рейки (т.е. работала сила тяжести), а так же давление атмосферного воздуха, когда остывающими газами и поднятым вверх поршнем в цилиндре создавалось разряжение. Именно поэтому двигатель назывался атмосферным, ибо в нем вместе с силой тяжести работала и сила атмосферного давления.

Но зато – в такой конструкции двигателя были крайне удачно организованы рабочие процессы.Рассмотрим, как были организованы и действовали рабочие процессы в этом двигателе.Вначале специальный механизм поднимал поршень на 1/10 высоты цилиндра, в результате чего под поршнем образовывалось разрежённое пространство и туда происходило всасывание смеси воздуха и газа. Далее поршень останавливался. Затем смесь воспламенялась открытым пламенем через особую трубку. При взрыве горючего газа давление под поршнем скачкообразно поднималось до 4 атм. Это действие подбрасывало поршень вверх, объём газа в цилиндре увеличивался и давление под ним падало, так как внутренний объем поршня не имел связи с атмосферой и был в этот момент герметично закрыт. При подбрасывании взрывом поршня специальный механизм отсоединял рейку от вала. Поршень сначала под давлением газа, а потом по инерции поднимался до тех пор, пока под ним не создавалось значительное разрежение. В данном случае рабочий ход оказывался максимальной длинны, и продолжался до тех пор, пока вся энергия сгоревшего топлива (в виде избыточного давления Рабочего Тела) полностью не израсходовалась на подъем поршня. Заметьте, что на фотографии двигателя видно – длинна рабочего хода (высота цилиндра) многократно — в 6-8 раз больше диаметра поршня. Вот какой длины был у него рабочий ход. В то время как в современных поршневых моторах диаметр поршня примерно равен рабочему ходу. Только в дизелях – этих современных чемпионах экономичности – рабочий ход примерно на 20-30 процентов больше диаметра цилиндра. А тут – больше в 6 или даже 8 раз….Далее- поршень устремлялся вниз и начинался рабочий ход поршня под нагрузкой собственного веса и под действием атмосферного давления. После того, как давление сжимаемого в цилиндре газа на пути поршня вниз достигало атмосферного, открывался выпускной вентиль, и поршень своей массой вытеснял отработанные газы. Все это время длинная зубчатая рейка крутила шестерню, соединенную валом с маховиком. Именно так производилась мощность двигателя. После возвращения поршня в нижнюю точку траектории движения все повторялось снова — спец механизм плавно поднимал его вверх и происходило всасывание свежей порции Рабочей Смеси.

Атмосферный двигатель Отто образца 1864года. Схема конструкцииЕсть еще одна особенность – которая играла на заметный рост КПД. Это особенности не было ни в двигателе Ленуара, нет ее и в современных 2-х и 4-х тактных двигателях.В такой необычной схеме двигателя по причине предельно полного расширения нагретого Рабочего Тела КПД этого двигателя был значительно выше, чем КПД двигателя Ленуара и поэтому достигал 15 %. Кроме того – поджигание рабочей смеси в атмосферном двигателе Отто происходило при атмосферном давлении, тогда как в двигателе Ленуара этот процесс происходил в условиях нарастающего разрежения, т.е. в условиях нарастающего падения сил давления, когда давление оказывалось заметно меньше атмосферного.Еще нужно сказть, что по принципиильной схеме близкой к схеме этого двигателя сегодня работают копры — дизель-молоты. Правда подача и поджигание топлива в них устроено иначе, но общая принципиальная схема движения рабочего органа- та же самая.

В атмосферном двигателе Отто в момент поджигания Рабочей Смеси поршень стоял на месте, и при горении первых порций топлива в объеме сгорания создавалось нарастающее давление, т.е. порции топлива, которые сгорали во вторую, в третью и в последующую очередь – они сгорали в условиях нарастающего давления, т.е. сжатие Рабочей Смеси происходило за счет нарастаний давления от вспышки и выделения тепла первых порций горящего заряда. При этом инерционность давящей сверху на горящий газ системы – поршня, длинной рейки и атмосферного давления, создавала сильное сопротивление первому импульсу движения вверх, что и приводило к заметному повышению давления в среде горящего газа. Т.е. в атмосферном двигателе Отто горение Рабочей Смеси происходило в условиях резкого сжатия основного объема еще не начинающей гореть части заряда горючего газа. Хотя предварительного сжатия поршнем и не было. Именно это появляющееся во время горения заряда Рабочей Смеси фактическое сжатие значительной величины большей части паров топлива (вместе с рабочим ходом большой длинны) и играло на значительный КПД атмосферного двигателя Отто образца 1864 года.

А вот современные поршневые двигатели, как и двигатель Ленуара 150 лет назад, вынуждены поджигать свежий заряд Рабочей Смеси и условиях резко расширяющегося объема, когда поршень (а его очень мощно движет шатун и коленвал) отчаянно убегает от донышка цилиндра и расширяет объем «камеры сгорания». Для справки — скорость движения поршня в современных двигателях – 10-20 метров в секунду, а скорость распространения фронта пламени в сильно сжатом заряде паров топлива – 20-35 метров в секунду. Но в современных двигателях для устранения этого неприятного положения можно пробовать под-жечь заряд Рабочей Смеси «рано» — т.е. до достижения движущимся поршнем на линии завершения предыдущего такта Верхней Мертвой Точки (ВМТ), или в положении около этой точки. А вот в двигателе Ленуара это было невозможно, ибо после достижения поршнем ВМТ начинался процесс всасывания свежей порции горючего газа и воздуха, а ее поджигание возможно только в условиях резко увеличивающегося объема «камеры сгорания» и резкого падения давления в свежей порции Рабочей Смеси ниже атмосферного. Именно поэтому двигатель Ленуара и имел такой предельно низкий КПД.

Можно предположить, что если бы атмосферный двигатель Отто имел искровое электрическое зажигание (как более ранний двигатель Ленуара), то его КПД мог бы вполне приблизиться к 20%. Дело в том, что при зажигании заряда Рабочей Смеси в цилиндре открытым пламенем через особую трубку при вспышке некоторая часть горящего заряда вылетала в атмосферу через эту трубку и это были заметные потери… Если бы такие потери удалось исключить, то КПД этого двигателя был бы заведомо выше.Но Отто не обладал знаниями в области электротехники (как Ленуар), поэтому он и установил на свой атмосферный двигатель такую примитивную и уменьшающую КПД систему зажигания.

ВЫВОДЫ из этой статьи таковы:

1) – устоявшееся мнение о возможности достижения предельно высокого КПД двигателя преимущественно за счет максимально возможной степени предварительного сжатия Рабочей Смеси справедливо только для конструкций поршневых двигателей , где стремительно движущийся от «донышка» цилиндра в сторону коленвала поршень (за счет принудительного привода от коленвала) с огромной скоростью расширяет объем «камеры сгорания» и уменьшает давление поджигаемого (и горящего- тоже) заряда Рабочей Смеси. В поршневом двигателе Ленуара, работающем без предварительного сжатия Рабочей Смеси, этот недостаток поршневых двигателей проявлялся особенно ярко. Что и приводило к его предельно низкому КПД.В современных поршневых двигателях всех типов для устранения именно этого конструктивного «родового» недостатка в организации рабочих процессов как раз и применяется предельно высокая степень предварительного сжатия – именно для того, чтобы заставить свежий заряд Рабочей Смеси гореть при достаточно высоких давлениях и температуре (не смотря на скоростное увеличение объема камеры сгорания и соответствующее падение давления в этой камере), что является залогом относительно полноценного горения заряда Рабочей Смеси и создания Рабочего Тела высокого давления и высокой температуры.2) – в истории техники существуют конструкции двигателей иных кинематических схем и иного способа организации рабочих процессов, где даже без предварительного сильного сжатия свежего заряда Рабочей Смеси можно достигнуть неплохих значений КПД даже при очень примитивной конструкции. Пример – атмосферный двигатель Отто образца 1864 года, с КПД в 15 %.3) – можно создать высокоэффективный двигатель внутреннего сгорания, в котором процессы сгорания свежего заряда Рабочей Смеси и создания Рабочего Тела высоких параметров будут происходить путем естественного сжатия горящего заряда за счет самих сил горения в условиях камеры сгорания неизменного объема. Тем более, что процесс предварительного сжатия до высоких значений (в 20-30 атмосфер), который характерен для современных поршневых двигателей, требует затрат значительного количества энергии двигателя и применения массивных, громоздких и тяжелых деталей.При этом основной вклад в достижение высокого КПД сделает большой параметр объема расширения (длинный рабочий ход), который будет значительно больше объема сжатия.

ИМЕННО ТАКОЙ двигатель, не требующий затратного и громоздкого Предварительного Сжатия свежего заряда Рабочей Смеси высокого значения, автор данной статьи в настоящее время и создает. В этом двигателе предварительное сжатие будет осуществляться до невысоких значений, а основное сжатие заряда Рабочей Смеси в камере сгорания неизменного объема будет происходить за счет сил первого этапа самого горения. В идеале это будет детонационное горение: вспышка — взрыв. Далее Рабочее Тело высокого давления будет расширяться до конца своих возможностей в секторе расширения большого объема.

www.rotor-motor.ru

КПД топливный - это... Что такое КПД топливный?

 КПД топливный

3.25 КПД топливный (fuel efficiency): Отношение общего количества поглощенного тепла к количеству тепла, полученному только от сгорания топлива (рассчитывается по низшей теплоте сгорания без учета тепла, вносимого с воздухом, водяным паром и с топливом).

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

  • КПД насосной установки с манифольдом
  • КПД турбины

Смотреть что такое "КПД топливный" в других словарях:

  • КПД — 34. КПД: Отношение выходной мощности к расходу теплоты топлива, подсчитанное по его низшей теплоте сгорания при нормальных условиях. Источник: ГОСТ Р 51852 2001: Установки газотурбинные. Термины и определения оригинал документа Смотри также ро …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Топливный элемент — Прямой метанольный топливный элемент Топливный элемент  электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него …   Википедия

  • ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ — электрохимический генератор, устройство, обеспечивающее прямое преобразование химической энергии в электрическую. Хотя то же самое происходит в электрических аккумуляторах, топливные элементы имеют два важных отличия: 1) они функционируют до тех… …   Энциклопедия Кольера

  • Твердооксидный топливный элемент — Схема работы твердооксидного топливного элемента. Твердооксидные (твердоокисные) топливные элементы (англ. Solid oxide fuel cells …   Википедия

  • ГОСТ Р 53682-2009: Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования — Терминология ГОСТ Р 53682 2009: Установки нагревательные для нефтеперерабатывающих заводов. Общие технические требования оригинал документа: 3.2 анкер (anchor, tieback): Металлическое или огнеупорное приспособление, которое фиксирует расположение …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — ТОПЛИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, гальванические элементы, в котором окислительно восстановительная реакция поддерживается непрерывной подачей реагентов (топлива, напр. водорода, и окислителя, напр. кислорода) из специальных резервуаров. Важнейшая составная… …   Энциклопедический словарь

  • Реформер — Прямой метанольный топливный элемент Топливный элемент электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне в отличие от ограниченного… …   Википедия

  • ЭХГ — Прямой метанольный топливный элемент Топливный элемент электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне в отличие от ограниченного… …   Википедия

  • Электрохимический генератор — Прямой метанольный топливный элемент Топливный элемент электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне в отличие от ограниченного… …   Википедия

  • Водородный автомобиль — Автобус Mercedes Citaro на водородных топливных элементах Водородный транспорт  различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород. Это могут быть транспортные средства, как с двигателями внутреннего сгорания, так и с… …   Википедия

normative_reference_dictionary.academic.ru


Смотрите также