Обратимые и необратимые процессы

  Процессы, в результате совершения которых в прямом и обратном направлениях термодинамическая система возвращается в исходное состояние и при этом в окружающей среде не происходит никаких изменений, называют обратимыми. Все остальные процессы необратимыми. Необратимость всегда приводит к уменьшению работы, совершаемой термодинамической системой. При необратном процессе система не может быть возвращена в исходное состояние без дополнительного внешнего воздействия, т.е. без компенсации энергии, потерянной в прямом и обратном процессах. Все процессы в тепловых двигателях совершаются в реальных условиях и являются в той или иной степени необратимыми. Объясняется это тем, что процессы в двигателях протекают с конечными скоростями и осуществляются при разности температур источника тепла (холода) и газа. Энергия, затрачиваемая на трение, обращается в тепло, часть которого передаётся в окружающую среду. Затраты тепла на трение существуют при любом направлении процесса или движения газа, а также движения деталей двигателя. Теплообмен между газом и источниками тепла или холода является причиной возникновения завихрений газа и потерь энергии. Необратимым является процесс сгорания топлива, так как образующиеся продукты сгорания не могут быть обращены в первоначальную смесь топлива и воздуха. Процесс называют замкнутым или круговым циклом в том случае, если система, проходя через ряд последовательных состояний, возвращается к исходному или начальному состоянию. Замкнутый обратимый процесс, реализуемый с идеальным газом, называют идеальным или теоретическим циклом. Прямыми называют циклы, в которых тепло превращается в работу. Прямые циклы совершают все тепловые двигатели. Обратными называют циклы, на осуществление которых расходуется внешняя энергия. Тепловой двигатель – это непрерывно действующая машина. Вследствие этого она не может работать по какому-либо одному из рассмотренных процессов.

Цикл Карно. Простейший круговой процесс идеального теплового двигателя называется циклом Карно. Он осуществляется между двумя источниками тепла с постоянными температурами. Цикл Карно - это теоретический цикл. Однако он устанавливает условия наибольшего превращения тепла в работу и имеет наибольший термический КПД в заданном интервале температур. Поэтому цикл Карно используют в качестве эталона для оценки других циклов, реализуемых при переменных температурах в процессе подвода и отвода тепла.

  Классификация двигателей и их основные типы.

Двигатели внутреннего сгорания (LDC) обычно классифицируют по следующим основным признакам:

по роду применяемого топлива: двигатели, работающие на жидком топливе, газовые и газожидкостные;

по способу смесеобразования – с внешним и внутренним смесеобразованием;

по способу осуществления рабочего цикла – четырёхтактные и двухтактные;

по способу воспламенения горючей смеси – с воспламенением                  (от электрической свечи);

по способу наполнения рабочего цилиндра – без наддува и с наддувом;

по степени сжатия – низкого и высокого;

по способу охлаждения – двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением.

Кроме того, ДВС классифицируют также по конструктивным признакам.

По конструкции кривошипно-шатунного механизма двигатели подразделяются: на тронковые, в которых боковое усилие шатуна воспринимается самим поршнем, с вертикальным расположением цилиндров, звездообразные, с противоположно движущимися поршнями, причём с одним или несколькими коленчатыми валами; с параллельным расположением рядов или расположением рядов под определённым углом (двухрядные V-образные).

По степени быстроходности различают тихоходные двигатели (со средней скоростью поршня до 10м/с) и быстроходные (со средней скоростью поршня выше 10м/с).

В зависимости от направления вращения коленчатого вала ДВС подразделяются на двигатели правого и левого вращения, реверсивные и нереверсивные.

По назначению двигатели делятся на следующие:

Стационарные промышленного назначения, которые устанавливают на электростанциях, насосных станциях и т.д.;

Наземно-транспортные, тепловозные, автомобильные, тракторные, двигатели дорожных и транспортно-погрузочных машин и т.п.;

Судовые: главные двигатели (реверсивные и нереверсивные), вспомогательные (для привода вспомогательных механизмов судовой силовой установки);

Авиационные.

Существуют и другие признаки, по которым возможна классификация двигателей.

Для дизелей установлены условные обозначения: Ч-четырёхтактный,       Д-двухтактный, Р-реверсивный, С-судовой, П- с редуктором.                                   Н- с наддувом. Например, дизель 6ЧН12/14 – шестицилиндровый, четырёхтактный, нереверсивный, с наддувом, однорядный, диаметр цилиндра 12 см. ход поршня 14 см.

Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания представляют собой сложные агрегаты, состоящие из механизмов, устройств, систем и отдельных деталей. В свою очередь, каждый механизм или система могут быть разбиты на отдельные группы и узлы, являющиеся обычно самостоятельными сборочными единицами, в связи с чем в устройстве двигателя можно выделить следующие механизмы, системы и группы деталей: остов (корпус), кривошипно-шатунный механизм, механизм газораспределения, система охлаждения, система смазки, система питания (топливная система), система зажигания, а также устройства для пуска, реверса и контроля.