Альтернативные силовые установки для различных видов транспорта

Дата: 27 августа, 2020 | Рубрика: Прочая Информация
Метки: силовые установки

Привычные ДВС (двигатели внутреннего сгорания), работающие от бензина, хоть и являются довольно эффективными, но оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Вдобавок нефтяные ресурсы стремительно расходуются, что может привести к полному исчерпанию ископаемого. Поэтому сейчас активно развиваются альтернативные виды двигателей и топлива.

Какие бывают типы двигателей?
Силовые установки делятся на множество разновидностей, причем не только по принципу действия, но и по типу транспортного средства, где они применяются. Для автомобилей выделяют следующие двигатели:

1. Водородный силовой агрегат испускает нулевой CO2 и минимальный NOx по сравнению с другими моторами. Кроме того, водородный двигатель (H2ICE) основан на технологии ДВС. Поэтому нынешняя инфраструктура технического обслуживания транспортных средств не нуждается в крупных вложениях и переоборудовании, чтобы адаптироваться к новому двигателю. Существует два типа водородных двигателей: водородный на топливных элементах и водородный ДВС. Основное различие между ними заключается в том, что первый стоит дороже.
2. В отличие от традиционных автомобилей, электромобили получают питание от предварительно установленных аккумуляторных батарей. Причем они питают не только двигатель, но и другое электрооборудование. Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Из-за опасений по поводу увеличения выбросов парниковых газов и роста цен на топливо электромоторы быстро набирают популярность. Электрические двигатели более эффективны, чем традиционные бензиновые или дизельные, в преобразовании накопленной энергии. Большинство современных электромобилей используют литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы.
3. Воздух сжимается в трубах высокого давления. Обычный мотор использует воздух, смешанный с бензином (или дизельным топливом), который затем воспламеняется искрой (или высоким давлением) для выработки энергии. Силовые установки на транспортных средствах со сжатым воздухом используют расширение сжатого воздуха, когда он выпускается из труб высокого давления для привода поршней двигателя. Но машины со сжатым воздухом не работают полностью на воздухе. Электрические двигатели также используются, чтобы сжать воздух в трубах высокого давления. Однако эти автомобили не могут считаться полностью электрокарами, поскольку мотор не питает непосредственно колеса. Автомобили со сжатым воздухом действительно должны быть заряжены, как и электромобили, но поскольку они потребляют гораздо меньше энергии, время зарядки намного меньше.

Силовая установка самолета представлена реактивными двигателями, которые создают тягу, выталкивая реакционную массу. Основным принципом реакционного двигателя является третий закон Ньютона. Обычно под названием «реактивный» подразумевается силовой агрегат, установленный в пассажирском самолете. Однако там используются воздушно-реактивные двигатели, которые относятся к турбинному классу моторов.

Прямоточные реактивные двигатели, которые обычно считаются более простыми и надежными, поскольку они содержат меньше (до полного отсутствия) движущихся частей, также являются воздушными реактивными двигателями, но относятся к классу Ram-Powered. Разница между ними заключается в том, что рамповые двигатели полагаются на чистую скорость подачи воздуха, в то время как турбореактивные используют турбины для втягивания в камеру сгорания и последующего сжатия. В остальном принцип работы схож.

Как определить КПД двигателя?
КПД (коэффициент полезного действия) отображает, насколько эффективно используется топливная энергия в силовом агрегате. Показатель демонстрирует, сколько тепла от сгорания горючего преобразуется в механическую энергию.
КПД обозначается греческой литерой η. Для определения величины используется формула η = А / Q1, где А — энергия, а Q1 — теплота, выработанная нагревателем. При этом A можно представить как разницу Q1 – Q2, где Q2 — это теплота, потребленная холодильником.
В результате итоговая формула получается η = (1–Q2) / Q1. Любой двигатель часть выработанной энергии отдает холодильнику, поэтому КПД всегда < 100%.

Какие есть альтернативные виды топлива?
Существует множество типов горючего, которые могут заменить традиционный бензин. Самыми популярными и эффективными можно назвать:

1. Этанол — это альтернативное топливо на спиртовой основе, которое производится путем ферментации и перегонки таких растительных культур, как кукуруза, ячмень или пшеница. Этанол можно смешивать с бензином для повышения октанового числа и улучшения качества.
2. Природный газ тоже является альтернативным топливом. При использовании в транспортных средствах на природном газе легковые и грузовые автомобили вырабатывают гораздо меньше вредных выбросов, чем на бензине или дизельном топливе.
3. Пропан (СУГ) является побочным продуктом переработки природного газа и сырой нефти. Он уже широко используется в качестве топлива для отопления или обеспечения энергией для кухонных газовых плит, а также он популярен в качестве топлива для транспортных средств. Пропан производит меньше выбросов, чем бензин, кроме того, существует хорошо развитая инфраструктура для транспортировки, хранения и распределения пропана.
4. Биодизель — это альтернативное топливо на основе растительных масел или животных жиров, даже если они перерабатываются после того, как рестораны использовали их для приготовления пищи. Он безопасен, поддается биологическому разложению, снижает количество загрязнителей воздуха, связанных с выбросами транспортных средств.

Альтернативные силовые установки активно внедряются в различные сферы: от бытового использования до транспортной и энергетической отрасли. Причем количество новых видов двигателей и топлива неуклонно растет.

Читайте также:

Ничего не найдено.