КПД двигателей внутреннего сгорания

Присматриваясь к условиям, при которых производится работа в двигателе внутреннего сгорания, мы видим сходство с условиями, при которых производится работа в паровом двигателе. Здесь тоже имеется наличие разности температур: с одной стороны, источник тепла (в данном случае источником тепла является химическая реакция горения) создает высокую температуру рабочего вещества; с другой стороны, имеется громадный резервуар, в котором рассеивается получающаяся теплота,— атмо­сфера; она играет роль холодильника.

Так как температура газов, получающихся при сго­рании смеси внутри цилиндра, довольно высока (свыше 1000 °С), то к. п. д. двигателей внутреннего сгорания может быть значительно выше к. п. д. паровых двигателей. На практике к. п. д. двигателей внутреннего сгорания равен обычно 20—30 %. Примерный энергетический баланс двигателя автомобильного типа показан на рисунке 18.

6. Тепловые двигатели и окружающая среда

Тепловые двигатели – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается около 80% электроэнергии. Тепловые двигатели - паровые турбины - устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном - поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном - ДВС и паровые турбины; на ж/д. тепловозы с дизельными установками; в авиации - поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. В тоже время повсеместное использование тепловых двигателей связано с отрицательным воздействием на окружающую среду.

Главный пример тепловых двигателей – это автотранспорт. В наше время основная масса автотранспорта работает на тепловых двигателях.

По данным Государственного доклада “О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2000 году” транспортный комплекс страны является одним из самых крупных загрязнителей окружающей среды, что негативно отражается на качестве атмосферного воздуха, почв, поверхностных вод. Транспорт является источником шумовой и вибрационной нагрузки, воздействующей на здоровье населения. Около 35 млн. городского населения России проживает в условиях акустического дискомфорта, обусловленного шумовым воздействием автомобильного и железнодорожного транспорта.

По оценке природоохранных органов в среднем по стране вклад транспорта в загрязнение атмосферного воздуха составляет 40 – 45 %, а в крупных городах – до 90% и более. Повышенному риску для здоровья из-за загрязнения воздуха транспортными выбросами подвергается не менее 15 млн. горожан. Структура выбросов в атмосферный воздух от передвижных источников приведена в Приложении, таблица 1. Доля наиболее опасных для окружающей среды и здоровья населения органических соединений (C_nH_m) и соединений азота (NO_x) составляет соответственно 10% и 13%. Величина ежегодного эколого-экономического ущерба от функционирования автомобильного комплекса Российской Федерации достигает 110 млрд. руб., наибольшая доля этого ущерба (до 60%) связана с легковыми автомобилями.