ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ И ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Аннотация
Статья содержит сравнительный анализ основных научных методов исследования циклов тепловых двигателей с целью оценки их эффективности. Показано принципиальное отличие понятий энергетического и эксергетического коэффициентов полезного действия тепловых двигателей. Статья содержит сравнение и анализ различий теплового и эксергетического балансов теплового двигателя. Доказывается, что подмена и некорректное использование понятий теплового и эксергетического коэффициентов полезного действия, имеющих место в ряде публикаций, приводят к неверным теоретическим выводам и затрудняют практическое решение задачи повышения энергетической эффективности тепловых двигателей. Приводимые в статье результаты расчетов свидетельствуют о том, что совместное использование энергетического и эксергетического методов анализа способствуют более полному раскрытию процессов преобразования энергии в работу тепловых двигателей и позволяют адекватно оценивать имеющиеся вторичные энергетические ресурсы тепловых машин. Использование эксергетического метода наиболее целесообразно при проведении анализа процессов, протекающих в установках преобразования и использования механической энергии. Приведенный в статье анализ показал, что наибольшие потери эксергии (работы) в тепловом двигателе происходят вследствие необратимости процесса сгорания топлива. Существенно уменьшить эти потери можно лишь за счет повышения температуры рабочего тела в начале процесса сгорания. Редкое использование эксергетического метода анализа в настоящее время объясняется совпадением численных значений эксергетического и энергетического КПД тепловых двигателей при общей оценке их энергетической эффективности. Данные, приведенные в статье, свидетельствуют о том, что совместное использование обоих методов позволяет получить более точные выводы при оценке энергетической эффективности тепловых двигателей и определении возможностей ее повышения.
Ключевые слова
цикл теплового двигателя, эффективность, энергетический КПД, эксергетический КПД, потери эксергии, повышение эффективности
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Федеральный закон Российской Федерации № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» от 23 ноября 2009 г.
Карагусов В. И. Систематизация анаэробных силовых энергоустановок / В. И. Карагусов // Транспорт на альтернативном топливе. - 2014. - № 5 (41) - С. 49-53.
Равич А. Ф. ДВС с аккумулятивным предварительным расширением рабочего тела / А. Ф. Равич, В. Н. Опрышко, С. Н. Богданов // Двигатель. - 2015. - № 2 (98). - C. 14-18.
Алексеев Г. Н. Энергоэнтропика / Г. Н. Алексеев. - М.: Знание, 1983. - 192 с.
Шаргуй Я. Эксергия: пер. с польского Ю. И. Батурина и Д. Ф. Стрижажовского, под ред. В. М. Бродянского / Я. Шаргуй, Р. Петела. - М.: Энергия, 1968. - 279 с.
Бродянский В. М. Энергетические расчеты технических систем: справ. пособие / В. М. Бродянский, Г. П. Верхивнер, Я. Я. Карчев [и др.]: под ред. А. А. Долинского, В. М. Бродянского. - Киев: Наукова думка. 1991. - 360 с.
Дизельные и газовые двигатели: каталог. - СПб.: Изд-во ООО ЦНИДИ, 2011. - 144 с.
Бродянский В. М. Эксергетический метод и его применение / В. М. Бродянский, В. Фратер, К. К. Михалик. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 288 с.
Ерофеев В. Л. Эксергетический метод оценки энергетической эффективности топливоиспользования / В. Л. Ерофеев, Н. Н. Фомин. - СПб.: Изд-во СПГУВК, 2010. - 57 с.
Ерофеев В. Л. Неточность термодинамических определений и терминов - путь к вечному двигателю второго рода / В. Л. Ерофеев, В. А. Жуков, А. С. Пряхин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 6 (40). - С. 140-149. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-6-140-149.
Самойленко А. Ю. Альтернативный эталонный цикл двигателя внутреннего сгорания / А. Ю. Самойленко // Машиностроение и компьютерные технологии. - 2012. - № 8. - С. 28. DOI: 10.7463/0812.0475919.
Ерофеев В. Л. Пределы повышения энергетической эффективности топливоиспользования поршневого ДВС / В. Л. Ерофеев, Н. Б. Ганин, А. С. Пряхин // Двигателестроение. - 2015 - № 2. - С. 33-38.
Об авторах
Ерофеев Валентин Леонидович - доктор технических наук, профессор
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Жуков Владимир Анатольевич - доктор технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Пряхин Александр Сергеевич - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
