Энергетические основы работы автономных транспортных средств

Конспекты лекций

по дисциплине: « Энергетические

установки транспортной техники»

Лекция. 1

Тема – Введение. Место и роль ЭУ в транспортной системе

Содержание. Энергетические основы работы транспортных средств.

Типы ЭУ. История развития. Современное состояние различных ЭУ.

Энергетические основы работы автономных транспортных средств

Энергетические установки автономных транспортных средств, предназначены для преобразования внутрен­ней химической энергии топлива в механическую работу.

Энергетические установки обеспечивают движение транспортных средств (автомоби­ль, трактор, тепловоз, самолет, теплоход и т.д.) создавая силу тяги F (Н), и перемещая благо­даря этой силе транспортное средство на расстояние S (км), совершая при этом полезную механическую работу А_пол равную:

А_пол = F·S (кДж). (1)

Для совершения этой полезной работы, необходимо затратить какое-то количество энергии А_зат. Для любых автономных транспор­тных средств, не имеющих подвода энергии извне, источни­ком энергии может быть внутренняя химическая энергия различ­ных видов топлива сжигаемого в двигателе. Запас топлива может быть размещен на самом транспортном средстве. При сжигании топлива продукты его сгорания (газы) приобретают высокую темпе­ратуру и являются носителем тепловой энергии. При сгорании определенного количества топлива, массой В (кг), с теплотой сгорания Q (кДж/кг), потенци­ально может быть получена тепловая энергия-А равная:

А = В·Q (кДж).

Энергия -А, полученная при сжигании топлива, может быть затрачена на выполнение полезной работы,

А = А_зат

Энергетическая цепь (последовательность этапов преобразования энергии от А_зат=В·Q до А_пол=F·S ) для транспортного средства состоит из не­обходимых последовательных звеньев:

— теплового генератора ТГ — устройства, которое преобра­зует внутреннюю химическую энергию топлива в тепловую энергию;

— теплового двигателя ТД — машины, преобразующей теп­ловую энергию в механическую работу (рисунок 1.).

Эти два звена и составляют собственно энергетическую уста­новку любого автономного транспортного средства. Коэффициенты полез­ного действия транспортного средства, есть его коэффициент полезного действия (к.п.д.) η_тр.ср, равен отношению полезной работы к за­траченной на получение энергии.

(2)

В энергетической цепи транспортного средства обычно присутствуют еще два элемента, это:

- передаточный механизм-ПМ («передача») меж­ду выходным устройством теплового двигателя и ведущими ко­лесами (или винтом)-Ктранспортного средства;

- промежуточный отбор - ВО части преобразуемой энергии на собственные нужды транспортного средства (привод вспомогательного оборудования, отопление, освещение и т.п.).

Рисунок 1.1. Структурная схема энергетической цепи автономной

транспортной установки.

ТГ - тепловой генератор; ТД - тепловой двигатель; ПМ - передаточный механизм (передача); ВО — отбор мощности на собственные нужды локомотива; К — ведущие колеса; F — сила тяги; S — прой­денный путь.

Потоки энергии и вещества: T - топливо (внутренняя химическая энергия);

В -воздух из атмосферы; 1 - тепловая энергия теплоносителя - рабочего тела; 2 — механическая работа вращения или возвратно-посту­пательного движения рабочего органа теплового двигателя;

3 -механи­ческая работа вращения ведущих колес транспортного средства.