Экономичность двигателя на фотоэлементе по сравнению с двигателем внутреннего сгорания

Тема проекта «Экономичность двигателя на фотоэлементе по сравнению с двигателем внутреннего сгорания». Данная тема является актуальной на сегодняшний день, так как двигатель внутреннего сгорания не является наиболее экономичным двигателем. Это требует новых подходов к решению данной проблемы.

В процессе работы ДВС непрерывно взаимодействуют с окружающей средой, получая из нее топливо и воздух и воздействуя на нее продуктами своей деятельности, что порождает значительное количество экономических и экологических проблем.

Начинаются эти проблемы со сжигания большого количества природного органического топлива. Разведанные же запасы его далеко не безграничны, и это в перспективе представляет серьезную экономическую и экологическую опасность для человечества.

Двигатели внутреннего сгорания отличаются наибольшей экономичностью. Однако их экономичность снижается в процессе эксплуатации более интенсивно, чем у паровых турбин. Так, износ цилиндровой втулки дизеля на 0,1%, диаметра увеличивает расход топлива на 1%. Надежность в эксплуатации, определяемая обычно продолжительностью простоев из-за аварий, у современных дизелей и турбин одинакова. Расходы на ремонт турбин меньше расходов на ремонт дизелей одинаковой мощности, однако вес дизельных установок при мощности выше 4400 квт больше веса паротурбинных.

Существенным достоинством двигателей внутреннего сгорания является их постоянная готовность к немедленному пуску и более высокие маневренные качества. На пуск современных двигателей затрачивается несколько секунд, па реверс 10—15 сек. Дизели допускают небольшую (100%,) кратковременную перегрузку, так как при перегрузке детали двигателя подвергаются большим тепловым нагрузкам. Работа дизелей на малых оборотах затруднена. Минимальная частота вращения у дизелей обычно составляет 1/3—1/4 от нормальной.

Повышенная шумность двигателей внутреннего сгорания по сравнению с паротурбинными затрудняет их обслуживание.

Целью данной работы является изучение экономичности двигателя на фотоэлементе по сравнению с двигателем внутреннего сгорания. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• рассмотреть принцип работы двигателя внутреннего сгорания
• изучить двигатель на фотоэлементе;
• сравнить двигатель на фотоэлементе и двигатель внутреннего сгорания.

В ходе разработки проекта, была рассмотрена научно-популярную и техническую литературу, например, «Двигатели внутреннего сгорания» Хачиян А. С., периодический журнал «5 колесо» и другие.

Данная проблема уже рассматривалась некоторыми авторами статей научно-популярных журналов, проводились различные опыты по конструированию двигателей, анализировались полученные результаты.

1. Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — двигатель, в котором топливо сгорает непосредственно в рабочей камере (внутри) двигателя. ДВС преобразует тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу.

Основные части двигателя те же, что и у паровой машины: цилиндр, поршень, кривошипно-шатунный механизм. Однако устройство д. в. с. существенно отличается от устройства паровой машины. В последней рабочим телом является пар, вследствие чего она нуждается в котельной установке. В д. в. с. рабочим телом служат газообразные продукты, полученные от сгорания топлива непосредственно внутри цилиндра. Температура газов достигает при этом 1500—2000° С и выше, что вызывает значительные тепловые напряжения стенок цилиндра. Это, в свою очередь, требует более высокой технической культуры при производстве двигателей и их обслуживании.

Принцип действия двигателя таков. В цилиндр вводится горючая смесь из воздуха и парообразного или газообразного топлива (или раздельно воздух и позже мелкораспыленное жидкое топливо); затем эта смесь сжимается поршнем и в конце сжатия воспламеняется. Образовавшиеся газообразные продукты сгорания, имея высокую температуру, вызывают повышение давления в цилиндре. Под давлением расширяющихся газов поршень перемещается, передавая движение на вал. После расширения продукты сгорания удаляются из цилиндра, который заполняется свежим зарядом. Затем все повторяется вновь. Последовательность указанных процессов и составляет в совокупности рабочий цикл д. в. с. Сжигание топлива непосредственно внутри рабочего цилиндра позволяет использовать значительный перепад между максимальной (в момент горения) и минимальной (в конце расширения) температурами газов, что приводит к высокой экономичности этого рода двигателей.

Поршневые двигатели — камерой сгорания служит цилиндр, возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращение вала (Приложение 1).

Газовая турбина — преобразование энергии осуществляется ротором с клиновидными лопатками.

Роторно-поршневые двигатели — в них преобразование энергии осуществляется за счёт вращения рабочими газами ротора специального профиля (двигатель Ванкеля).

ДВС классифицируют:

• По роду топлива

Род топлива обусловливает тип и конструктивные особенности двигателя. Различают двигатели:

а) газообразного топлива работают па смеси с воздухом горючих газов (естественного, колошникового, генераторного).

12 источников