Silnik spalinowy gazowy

W silnikach spalinowych czynnikiem robo-czym są spaliny wytwarzane wewnątrz sa-mego silnika w wyniku spalania paliwa.

Obieg silnika spalinowego tłokowego

1 - tłok w martwym położeniu

Następuje zapłon od iskry i wydzielenie się ciepła, prędkość zapłonu jest tak duża, że można przyjąć, iż tłok podczas wybuchu w martwym położeniu był nieruchomy, tzn ciepło dostarczane izochorycznie. Pod wpływem ciepła Q_d wzrasta ciśnienie, tłok przesuwa się (pkt 2) i następuje oddawanie pary aż do położenia tłoku w pozycji 3 (punkt martwy), spaliny są wydalane na zewnątrz (pkt 4), następuje zatem nagłe wyrównanie ciśnień, a przy ruchu powro-tnym tłoka reszta spalin zostaje wyrzucona na zewnątrz. Tłok przechodzi w pozycję 5. Następuje sprężanie adiabatyczne od p₄ do p₁. Sprawność teoretyczna obiegu:

Wielkość ε nazywa się współczynnikiem lub stopniem sprężania. Zwiększenie ε jest ograniczone przez zjaw. stuku (detonacji).

Detonacja zależy od: prędkości spalania, własności i ch-ki silników, położenia świecy zapłonowej i zaworu wydechowego, intensywności chłodzenia głowicy.

Silnik spalinowy wysokoprężny

Powietrze o obj cylindra V₃=V₄ i ciśnieniu atmosferycznym p_o zostaje przy ruchu tłoka (kosztem en zewnętrznej) sprężone adiabatycznie do obj V₁ i ciśnienia p­₁, dzięki czemu temp powietrza podnosi się adiabatycznie. Gdy tłok osiągnie martwe położenie, zostaje z zewnątrz (przy pomocy pompki) doprowadzone paliwo płynne, a powietrze sprężone w osobnej sprężarce do ciśnienia większego od p₁ wciska dawkę paliwa rozpylając ją. Wskutek zetknięcia rozpylonego paliwa z gorącym powietrzem, następuje zapłon i na drodze 1-2 odbywa się spalanie pod stałym ciśnieniem.2-3 rozprę-żanie adiabatyczne.3-otwiera się zawór. 3-4-5-usunięcie spalin.5-4 zassanie powietrza 4-1 sprężanie powietrza (p₁).Istotę tego obiegu stanowi to, że sprężanie prowadzi się bardzo wysoko, ponad temp zapłonu mieszanki, co jest możliwe, dzięki temu, że sprężono samo powietrze. Nie zachodzi więc obawa samozapłonu, a paliwo dopro-wadza się w chwili gdy ma ono być spalone. Paliwo zapala się bez urządzeń zapłonowych.

6.4 Obiegi z turbinami gazowymi: otwarte, pół-zamknięte, zamknięte.

Obieg Joule'a charakteryzuje się izobarycznym spalaniem paliwa.

Powietrze zassane z otoczenia i sprężone adiabatycznie w sprężarce płynie do komory spalania. Dla polepszenia procesu spalania doprowadza się część sprężonego powietrza bezpośrednio do komory spalania w takiej ilości, aby proces spalania był zupełny. Resztę sprężonego powietrza dodaje się do spalin uchodzących z komory spalania przed wlotem do turbiny. W komorze spalania następuje izobaryczne spalenie paliwa. Po opuszczeniu komory spaliny rozprężają się adiabatycznie w turbinie i wypływają do otoczenia.

Znaczną poprawę sprawności obiegu można uzyskać podgrzewając sprężone powietrze gazami wylotowymi z turbiny.

Obiegi gazowo-parowe

Istnieje wiele kombinacji łączenia obiegu gazowego i parowego w jeden układ. Najczęściej ukł gazowy jest włączony przed układ parowy, przy czym albo gazy spali-nowe z turbiny gazowej są wykorzystywane jako powietrze dla procesów spalania w kotle parowym (A), albo komorę spalania łączy się bezpośrednio z paleniskiem kotła, skąd odpływające gazy napędzają turbinę gazową (B).

Układy gazowo-parowe są bardziej skomplikowane od układów klasycznych, bardziej od nich kosztowne i wymagają spalania lepszych paliw. Pozwalają jednak na zwiększenie sprawności obiegu parowego o 5-6% i mogą być też tanim źródłem mocy elektrycznej szczytowej w systemie elektroenergetycznym.

Obiegi rzeczywiste silników spalinowych

Realizując jeden z obiegów teoretycznych w silniku rzeczywistym można zauważyć, że i pod względem mocy i pod względem sprawności otrzymuje się w rzeczywistości mniejsze wartości niż to wynika z rozważań teoretycznych. Powodem tego są straty cieplne, które mają miejsce w silniku rzecz. Poza tym pewne założenia teoretyczne nie odpowiadają rzeczywistości. Proces spala-nia, podnoszenia się temp i zamiana ciepła na pracę odbywa się warunkach specjalnych z trudnością i w sposób niedoskonały dają-cych się odtworzyć. W rzeczywistym silniku spalanie jest niezupełne, cylinder silnika jest chłodzony (sztucznie), a więc rozprężanie nie jest adiabatyczne. Wykresy obrazujące rzeczywisty przebieg zmian ciśnienia i obj można otrzymać przy pomocy indykatora mocy. WYKRESY INDYKATOROWE:

a)silnik z zapłonem iskrowym

b)silnik wysokoprężny Diesela

---