К такого рода газовым циклам теплосиловых установок относятся

циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), циклы газо_ и паровых

Турбинных установок (ГТУ, ПТУ), а также обратные циклы холодильных

Установок и тепловых насосов.

Рассмотрим теоретические циклы указанных теплосиловых установок.

Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания представляют собой тепловые

Двигатели поршневого типа, в которых выделение теплоты происходит

За счет сгорания топлива в рабочем цилиндре двигателя.

Эти двигатели широко используются для привода транспортных и

Грузоподъемных машин, а также для привода электрогенераторов.

Различают три типа четырехтактных двигателей внутреннего сгорания:

Быстрого сгорания с внешним зажиганием; 2) медленного сгорания с само-

Воспламенением; 3) смешанного типа.

Принцип действия двигателей первого типа заключается в следующем

(рис. 6.1). При перемещении поршня 1 из крайнего левого положения в

Цилиндре 2 направо открывается впускной клапан 3, и цилиндр заполняется

Смесью бензина с воздухом, приготовленной в специальном устройстве,

Карбюраторе (поэтому такие двигатели часто называют карбюраторными).

Этот такт называется всасыванием.

Рис. 6.1. Схема двигателя внутреннего сгорания

В тот момент, когда поршень оказывается в крайнем правом поло-

Жении, впускной клапан закрывается, и происходит сжатие горючей смеси

(второй такт). По достижении поршнем некоторого предельного левого

Положения с помощью электрической свечи зажигания 5 происходит искро-

Вое зажигание топливовоздушной смеси, которая сгорает очень быстро при

Практически неизменном положении поршня, т. е. практически при постоян-

Ном объеме. Затем в результате расширения продуктов сгорания происходит

Перемещение поршня слева направо вплоть до крайнего правого его положе-

ния (третий такт _ рабочий ход). В этот момент открывается выпускной

Клапан 4 и происходит выброс части продуктов сгорания через выпускной

Клапан под действием избыточного давления в цилиндре. В результате пере-

Мещения поршня справа налево происходит выталкивание продуктов

сгорания из цилиндра (четвертый такт _ выпуск). Затем цикл повторяется.

В двигателях второго типа, называемых дизельными двигателями,

Используется тяжелое нефтяное (дизельное) топливо. При этом вместо свечи

5 (см. рис. 6.1) устанавливают форсунку для подачи распыленного топлива.

На такте всасывания цилиндр такого двигателя заполняется не горючей

Смесью, а воздухом, который в результате последующего интенсивного

Сжатия нагревается до высокой температуры, существенно превышающей

Температуру воспламенения топлива. В конце такта сжатия в цилиндр начи-

Нает подаваться топливо, распыляемое сжатым воздухом, поступающим от

Компрессора. Топливо поступает в цилиндр и медленно сгорает одновремен-

Но с перемещением поршня слева направо. В результате на протяжении всего

Времени сгорания топлива давление в цилиндре остается практически

Постоянным и равным давлению в конце такта сжатия. Остальные процессы

Протекают так же, как и в карбюраторных двигателях.

В двигателях третьего типа, называемых бескомпрессорными дизель-

Ными двигателями, такты всасывания и сжатия происходят так же, как в

Двигателях второго типа, однако дизельное топливо, впрыскиваемое в

Цилиндр в конце сжатия, распыляется не за счет компрессорного воздуха, а в

результате предварительного сжатия до весьма высокого давления в плун-

Жерном топливном насосе. В результате обеспечивается весьма тонкое рас-

Пыление топлива. Первая порция его при этом сгорает очень быстро, обеспе-

Чивая, так же как и в двигателях первого типа, существенное повышение

Давления при практически постоянном объеме. Остальная часть топлива

Подается в цилиндр и сгорает медленно, одновременно с перемещением

Поршня слева направо, т. е. практически при постоянном давлении, как и в

Двигателях второго типа. Именно поэтому этот тип двигателей называется

Смешанным.

Теоретическим циклом двигателей быстрого сгорания является приве-

денный на рис. 6.2, а цикл с изохорным подводом теплоты (цикл Отто).

Процессы 0 _ 1 и 1 _ 0, т. е. всасывание и выпуск, не являются термо-

динамическими и поэтому не рассматриваются. Сжатие 1 _ 2 и рабочий ход