Материал: 2471

Найдём площадь диффузора в сечении Д Д, используя уравнение неразрывности (15.27):

36,6 34 FД 130; FД 9,5 см2.

Определив площадь диффузора, находим его диаметр:

Массовый расход (кг/с)

Из формулы (15.34) определяем площадь сечения жиклёра

Диаметр жиклёра

Контрольные вопросы

1.Как определить время слива жидкости, если известен его объем (м3) и секундный объемный расход ( м3/с)?

2.Что называют насадком и с какой целью он применяется?

3.Что называют коэффициентом расхода? Чему он равен для отверстия в тонкой стенке, для насадка и сливного трубопровода определенной длины?

4.Как определяется время истечения (вытекания) жидкости при переменном напоре?

5.За счет чего воздух движется через карбюратор?

6.В каком случае топливо начинает истекать из поплавковой камеры в камеру карбюратора?

7.Почему уровень топлива в поплавковой камере ниже, чем сечение диффузора, в которое оно подается?

8.Порядок определения диаметра диффузора и жиклёра.

16. УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОСНОВЫ РАСЧЕТА ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ

Принцип действия двигателя внешнего сгорания разработал и запатентовал в 1816 г. шотландский священник Роберт Стирлинг, в честь которого он и называется. Практическая реализация такого двигателя была осуществлена только в середине 20-х годов прошлого века, а всесторонние исследования и совершенствование конструкции далеки еще от завершения и в наши дни. Некоторые технологические особенности и используемые материалы не позволяют пока широко применять двигатель Стирлинга в качестве транспортной силовой установки, хотя уже достигнуты хорошие результаты и налажено широкое его применение для привода систем на космических объектах и в стационарных силовых агрегатах специального назначения.

Машина Стирлинга представляет устройство с замкнутым термодинамическим регенеративным циклом, с внешним подводом тепло-

ты. Цикл состоит из процессов сжатия, нагревания, расширения

(рабочего хода) и охлаждения. Под циклом понимают совокупность процессов, возвращающих систему в исходное состояние. Рабочим телом может служить воздух, однако лучше гелий или водород, которые имеют более высокие коэффициенты теплопередачи и обеспечивают течение газа с меньшими гидравлическими сопротивлениями. Потоком рабочего тела управляют путём изменения его объёма, температуры и давления. На этом принципе основано превращение теплоты в работу.

16.1.Идеальный цикл Стирлинга

Вцилиндре расположены два поршня, с размещенным между ними регенератором. Регенератор – теплообменник или термодинамическая «губка», способная поглощать и отдавать теплоту. Обычно он состоит из пучка тонких медных проволок [38]. Регенератор поглощает и отдает рабочему телу только часть теплоты. Основную порцию теплоты рабочее тело получает от нагретого цилиндра в процессе расширения.

Вмашине Стирлинга имеются две полости с периодически изменяющими объемами, которые находятся при различных температурных уровнях, соединяются посредством регенератора и вспомогательных теплообменников.

Один из объёмов, расположенный между регенератором и поршнем, представляет полость сжатия, охлаждаемую, например, оребренной поверхностью цилиндра до температуры Тmin. Данный поршень назовем вытеснителем. Другой объем представляет полость расширения, находящуюся при высокой температуре Tmax, к которой постоянно подводится теплота. Поршень, расположенный в данной полости, назовем рабочим.

Рассмотрим цикл двигателя Стирлинга (рис. 16.1). За исходное примем положение поршня-вытеснителя , находящегося в нижней мертвой точке (НМТ). Рабочий поршень находится около регенератора и является в данный момент времени неподвижным. Полость сжатия охлаждается, а к цилиндру полости расширения подводится теплота q, например, от горелки. Для пояснения протекания цикла Стирлинга цифрами 1, 2, 3, 4 обозначим положение поршнявытеснителя и рабочего поршня в цилиндре.

Рис. 16.1. Принцип работы двигателя Стирлинга

В начале цикла, например, температура рабочего тела равнялась 350 К, после прохождения регенератора – 400 К, а в полости расширения достигла 1000 К. На рис. 16.2 показаны в координатах Р- и Т-S диаграммы изменения давления и температуры в полостях сжатия

ирасширения.

12. Сжатие. Поршень -вытеснитель движется вверх, а рабочий неподвижен. Давление повышается, а температура остаётся по-

стоянной, так как полость сжатия охлаждается (процесс изотермический). При изотермическом сжатии затрачивается наименьшая работа для создания давления, необходимого для проталкивания рабочего тела через регенератор.

Рис. 16.2. Диаграммы двигателя Стирлинга в координатах P − и T − S

2 3. Нагревание. Оба поршня движутся одновременно, объём между ними остаётся постоянным (процесс изохорический). Проходя через регенератор, нагретый от предыдущего цикла, воздух (рабочее тело) нагревается и температура Т, давление Р повышаются.

3 4. Расширение. Поршеньвытеснитель неподвижен, а рабочий поршень поднимается вверх, совершая работу. Через стенку цилиндра от внешнего источника (горелки) подводится теплота. При увеличении объёма полости расширения давление падает. Температура рабочего тела достигает максимального значения и остаётся неизменной (теплота постоянно подводится).

4 1. Охлаждение. Оба поршня движутся вниз. Объём между ними остаётся неизменным. Рабочее тело из полости расширения перемещается в полость сжатия. Проходя через регенератор, рабочее тело охлаждается от Тmax до Tmin, отдавая теплоту регенератору, которая будет передана рабочему телу в процессе 2 3 следующего цикла. Площади диаграмм в координатах P- и T-S представляют собой работу за цикл (рис. 16.2). В координатах Р- и Т-S цикл состоит из двух изотерм и двух изохор.