Тепловые двигатели (кроме паровых машин и паровых турбин)

Учебно-методическое пособие для лабораторных занятий по дисциплине «Тракторы и автомобили» содержит восемь работ, в которых рассматриваются история создания и развития, классификация, конструкция, принцип работы, основные механизмы двигателей внутреннего сгорания, а также тепловой, кинематический и динамический расчет двигателя. Приведены задания, указания по их выполнению, правила оформления, контрольные вопросы и необходимая литература.

Учебное пособие составлено в соответствии с программой подготовки студентов по специальности «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей». В данном учебном пособии содержатся основные материалы по изучению топливной системы современного турбореактивного двухконтурного двигателя с форсажной камерой, предусмотренные учебными планами соответствующих образовательных программ направления 24.03.04 – Авиастроение (бакалавры), техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей 3, 4 курсов бакалавриата 25.03.01 и магистратуры 25.04.01 – Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей, реализуемых в Новосибирском государственном техническом университете.

Изложены основы технологии изготовления ракетно-прямоточных двигателей на твердом топливе (РПДТ). Приведена классификация характеристик режимов работы отдельных агрегатов и РПДТ в целом, а также действующих на них силовых и тепловых нагрузок, обусловливающих выбор функциональных конструкционных материалов. Представлены данные о физико-механических и теплофизических свойствах металлических и композиционных конструкционных материалов, используемых при изготовлении элементов конструкции РПДТ. Рассмотрены основные технологические процессы и операции формообразования деталей, в том числе инновационные, и показаны примеры внедрения в конструирование и технологию изготовления РПДТ систем автоматизированного проектирования. В учебном пособии использованы материалы научно-исследовательских работ, выполняемых в МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАИ, ИПХФ РАН, а также данные зарубежных научных периодических изданий.

Изложены основы расчета и проектирования теплообменных аппаратов и систем охлаждения газовых турбин как элементов газотурбинного комплекса, все агрегаты которого влияют друг на друга, и их параметры взаимосвязаны. Содержание учебника соответствует курсу лекций, читаемому авторами в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Приведены методы расчета и проектирования турбин в составе современных и перспективных авиационных, стационарных, транспортных газотурбинных двигателей и комбинированных установок. Показаны методы оптимизации ступеней турбин и многоступенчатых турбин в целях получения максимального значения КПД в рамках заложенных ограничений по массе, размерам, числу ступеней в зависимости от места расположения турбины в составе газотурбинных двигателей. Рассмотрены методы определения потерь энергии и характеристик турбин в составе авиационных, энергетических, транспортных и комбинированных двигателей на различных режимах работы.

Рассмотрены основные понятия теории авиационных лопаточных машин, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термогазодинамические процессы в элементах лопаточных машин. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками лопаточных машин и их регулированием. В приложении содержатся необходимые материалы для выполнения расчетно-графической работы «Расчет осевого компрессора».

Рассмотрены основные понятия теории авиационных двигателей, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термодинамические процессы в авиационных двигателях и их работа в качестве движителя. Описаны назначение, устройство и работа основных функциональных элементов двигателя: входного устройства, компрессора, камеры сгорания, турбины и выходного устройства. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками авиационных двигателей и их регулированием. В приложении содержатся необходимые материалы для лабораторно-практической работы «Исследование идеальных циклов ТРД и ТРДФ» и расчетно-графической работы «Термогазодинамический расчет ТРД и ТРДФ».

В пособии рассмотрены классификация современных двигателей сгорания, особенности рабочих циклов и отдельных термодинамических процессов, кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма, способы уравновешивания двигателей различной компоновки. Приведены основы расчета систем и механизмов двигателей внутреннего сгорания. Проанализированы режимы работы, представлены расчетные и рабочие характеристики, а также влияние регулировок на показатели рабочего цикла. Рассмотрены особенности эксплуатации и перспективы развития автотракторных двигателей.

Тестовые задания предназначены для контроля и самоконтроля знаний студентов при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Тракторы и автомобили» (конструкция тракторов), составлены на основании требований ФГОС ВПО по направлению подготовки 110800 (35.03.06) «Агроинженерия» (квалификация (степень) «бакалавр») и др. нормативных документов.

В настоящем учебном пособии сделаны акценты методического характера на рассмотрении деталей и принципиальных моментов, возникающих при изучении основных понятий и соотношений технической термодинамики, понимание которых необходимо для правильного их использования в инженерной деятельности теплоэнергетика. При обосновании модели одномерной поточной системы, в том числе для течений Пуазейля и Куэтта, используется материал из курса гидрогазодинамики. Это позволяет продемонстрировать тесную связь между разными разделами теоретических основ теплотехники, описывающими процессы, протекающие в оборудовании энергоустановок. Рассмотрено применение основных соотношений технической термодинамики для различных видов энергоустановок и устройств, применяемых в теплотехнике.

В учебном пособии рассмотрены вопросы общего устройства и принципы работы энергетических установок, теоретические основы рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания. Анализируется влияние основных конструктивных и эксплуатационных факторов на протекание этих процессов, на индикаторные и эффективные показатели двигателей. Во второй части приведены методики и примеры теплового расчета ДВС.

Рассмотрены способы рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки. Представлены возможные структурные схемы мобильных компрессорных установок с системой рекуперации тепловых потерь. Для каждого из рассмотренных вариантов выполнен термодинамический анализ энергетической эффективности; установлена её зависимость от основных режимных факторов, влияющих на работу установки. Приведены примеры решения задач и даны задачи для самостоятельного расчёта различных систем рекуперации тепловых потерь мобильной компрессорной установки.

В учебно-методическом пособии содержатся краткие сведения по наиболее сложным вопросам теории двигателя автомобиля, контрольные вопросы для подготовки к защите курсовой работы, тесты для самоконтроля при подготовке к защите курсовой работы и экзаменам по разделам «Теория, основы расчета и анализ работы тракторных двигателей» и «Теория, основы расчета и анализ работы тракторов и автомобилей» и варианты заданий.

Курсовая работа по дисциплине «Теория трактора» предназначена для оценки тягово-скоростных и тягово-экономических показателей тракторов с целью последующего подбора отдельных типов и марок с.-х. машин и орудий по величине тягового усилия, а также разработки агротехнических требований к новым и модернизированным тракторам.

Приводятся характеристики устройств ДВС, питания дизельных и карбюраторных двигателей. Рассмотрены циклы работы автотракторных двигателей в соответствии с программой раздела курса «Тракторы и автомобили».

Даны методические указания к выполнению лабораторных работ по твердотельному моделированию камеры ракетного двигателя с применением системы автоматизированного проектирования CATIA V5, которые могут быть полезными при использовании системы CATIA V5 в курсовом и дипломном проектировании.

Во второй части учебного пособия дано описание устройства, изложены принцип действия и элементарная теория воздухозаборных устройств прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД), приведены расчетные зависимости для их проектирования, а также указаны свойства и характеристики материалов, применяемых для их изготовления в настоящее время.

В первой части учебного пособия изложены устройство, принцип действия, элементарная теория прямоточного воздушно-реактивного двигателя, даны расчетные зависимости для его проектирования.

Дано теоретическое обоснование и рассмотрены основные принципы решения реальных задач двигателестроения с помощью трехмерного СFD-пакета AVL FIRE. Приведены методы разбиения расчетной области на контрольные объемы для случаев с одной и несколькими подвижными границами, проанализированы особенности задания исходных данных расчета для двигателя с воспламенением от электрической искры и дизеля, результаты расчетов в двух- и трехмерном представлении, создание анимированных результатов.

В первой части учебного пособия рассмотрены основные уравнения теории лопаточных машин для установившегося течения вязкого газа. Особое внимание уделено их применению в центробежных компрессорах газотурбинных двигателей.

Рассмотрены типовые технологические процессы изготовления основных деталей камер сгорания жидкостных ракетных двигателей и смесительных головок, а также типовые процессы сборки под пайку. Даны рекомендации по пайке изделий в печах.

Рассмотрены физические процессы, теория и проектирование многоступенчатых газовых турбин газотурбинных двигателей и газотурбинных установок энергетического, транспортного и авиационного назначения, методы выбора их основных параметров и газодинамического расчета. Настоящее учебное пособие является второй частью полного издания учебного пособия по теории и проектированию газовых турбин. Первая часть пособия «Теория и проектирование ступени газовой турбины» выпущена в 2006 г. Издательством МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Интервью профессора Алана Маршалла и профессора Евгения Николаевича Николаева о топливе будущего - топливе с управляемыми свойствами, т. е. с заданным энергосодержанием на единицу веса, заданной отдачей энергии и минимумом отходов.

Учебное пособие предназначено для лекций, практических занятий и лабораторных работ при изучении курса «Конструирование основных узлов и систем авиационных двигателей» студентов факультета двигателей летательных аппаратов, обучающихся по магистерской программе «Интегрированные информационные технологии в авиадвигателестроении».

В учебном пособии рассмотрены основные положения теории надежности, вопросы оценки надежности технологической системы с позиций обеспечения точности геометрических параметров. Приводятся оценки физико-механических свойств поверхностного слоя и долговечности деталей в зависимости от технологии изготовления, определение запаса прочности конструкций как вероятностной величины, условия задач, примеры их решений и необходимые справочные материалы по всем излагаемым темам.

Приведена концепция организации процессов в поршневых двигателях внутреннего сгорания, их анализ и расчет. Рассматриваются параметры, характеризующие работу ДВС, индикаторные параметры, эффективные показатели работы ДВС. Обсуждаются характеристики ДВС, вопросы устойчивой работы двигателя, а также способы форсирования поршневых двигателей внутреннего сгорания. Приведены лабораторные работы по данному курсу, а также структура курсовой работы с примером выполнения.

Конспективно изложены теория, современные методы расчёта и проектирования различных типов химических ракетных двигателей. Рассмотрено устройство и принцип работы различных типов РД. Представлен термодинамический расчет процессов горения и течения в камере РД. Проанализировано влияние основных факторов на термодинамические характеристики идеального ракетного двигателя. Рассмотрены термодинамические и газодинамические процессы в камере сгорания и сопле реального ракетного двигателя. Пособие снабжено необходимыми иллюстративными и справочными материалами.

Приведена краткая концепция и методология расчета двигателя Стирлинга на основе методики Шмидта. Рассматриваются вопросы расчета регенеративного теплообменника двигателя Стирлинга. Приводится метод решения практической задачи - определения действительных характеристик двигателя с учетом потерь в регенераторе.

Лабораторные работы, самостоятельное ознакомление студента с содержанием, а также изучение соответствующих разделов теории.

В лабораторном практикуме рассматриваются вопросы, связанные с испытаниями тракторов, автомобилей и двигателей в эксплуатационных и лабораторных условиях, приводится описание измерительно-регистрирующей аппаратуры и оборудования для испытания, а также методики испытаний и обработки полученных результатов.

Рассмотрены основные понятия теории авиационных двигателей, их классификация, общее устройство и работа. Проанализированы термодинамические процессы в авиационных двигателях и их работа в качестве движителя. Описаны назначение, устройство и работа ос-новных функциональных элементов двигателя: входного устройства, компрессора, камеры сгорания, турбины и выходного устройства. Кратко изложены вопросы, связанные с характеристиками авиацион-ных двигателей и их регулированием. В приложении содержатся не-обходимые материалы для лабораторно-практической работы «Ис-следование идеальных циклов ТРД и ТРДФ» и расчетно-графической работы «Термогазодинамический расчет ТРД и ТРДФ».

Теоретический курс дисциплины "Конструирование основных узлов и систем авиационных двигателей". Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия).

Твердотельное моделирование элементов двигателей в пакете Solid Edqe. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Топлива химических ракетных двигателей. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

Теория линейных систем автоматического регулирования двигателей летательных аппаратов. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)