В изохорном процессе от степени сжатия и показателя адиабаты

 

Теоретическая работа  рабочего тела в идеализированном цикле Отто равна разности работ расширения 3–4 и адиабатного сжатия 1–2:

Подставляя найденные значения температур, получим:

 или

15.3. Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении
(цикл Дизеля)

Двигатели, в основу работы которых положен цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (с постепенным сгоранием топлива), имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями, работающими по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме. Это связано с тем, что в двигателях с постепенным сгоранием осуществляется раздельное сжатие топлива и воздуха. Поэтому здесь можно достичь значительно более высоких степеней сжатия. Воздух при высоких давлениях имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое топливо – нефть, мазут, смолы и прочее. В двигателях с постепенным сгоранием топлива воздух сжимается в цилиндре, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (e до ), исключая преждевременное воспламенение топлива. Постоянство давления при горении топлива обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки.

Рассмотрим идеальный цикл двигателя с подводом теплоты при постоянном давлении в p, V- и T, S-диаграммах, рис. 55.

V

Рис. 55. Цикл двигателя внутреннего сгорания с изобарным подводом теплоты

 

Газообразное рабочее тело (идеальный газ) с начальными параметрами , ,  сжимается по адиабате 1–2. В изобарном процессе 2–3 к рабочему телу от внешнего источника подводится количество теплоты . В адиабатном процессе 3–4 рабочее тело расширяется до первоначального объема  В изохорном процессе 4–1 рабочее тело возвращается в исходное состоянии с отводом теплоты  в теплоприемник.

Характеристиками цикла являются:

степень сжатия  степень предварительного расширения

Количество теплоты, подводимой по изобаре 2–3:

Количество теплоты, отводимой по изохоре 4–1:

Подставляя эти выражения в формулу для термического КПД, получим:

Найдем параметры рабочего тела во всех характерных точках цикла и выразим в последнем уравнении значения температур  через температуру  и характеристики цикла.

1. Для адиабаты 1–2:

- объем

- давление

- температура

 

2. Для изобары 2–3:

- объем

- давление

- температура

3. Для адиабаты 3–4:

- объем

- давление

- температура

Так как  то

Тогда термический КПД:

Отсюда следует, что с увеличением степени сжатия и показателя адиабаты термический КПД увеличивается, а с увеличением степени предварительного расширения – уменьшается.

Теоретическая работа  рабочего тела в идеализированном цикле Дизеля равна разности работ расширения 2–3 и 3–4 и адиабатного сжатия 1–2:

Подставляя найденные значения температур, получим:

 или

15.4. Цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)

Одним из недостатков двигателей, в которых применяется цикл с подводом теплоты при постоянном давлении, является необходимость использования компрессора, применяемого для подвода топлива. Наличие компрессора усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя, так как на его работу затрачивается  от общей мощности двигателя. С целью упрощения конструкции и увеличения экономичности двигателя русский инженер Г. В. Тринклер разработал проект бескомпрессионного двигателя высокого сжатия. Этот двигатель лишен недостатков рассмотренных выше двух типов двигателей. Основные его отличия в том, что жидкое топливо с помощью топливного насоса подается через форсунку в головку цилиндра, где оно воспламеняется и горит вначале при постоянном объеме, а затем при постоянном давлении. На рис. 56 представлен идеальный цикл двигателя со смешанным подводом теплоты в p, V- и T, S-диаграммах.

υ

υ

 

Рис. 56. Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты

 

В адиабатном процессе 1–2 рабочее тело сжимается до параметров точки 2. В изохорном процессе 2–3 к нему подводится первая часть теплоты , а в изобарном процессе 3–4 – вторая – . В процессе 4–5 происходит адиабатное расширение рабочего тела и по изохоре 5–1 оно возвращается в исходное состояние с отводом теплоты  в теплоприемник.

 

 

Характеристиками цикла являются:

степень сжатия  степень повышения давления  

степень предварительного расширения

Количество теплоты, подводимой по изохоре 2–3:

Количество теплоты, подводимой по изобаре 3–4:

Количество теплоты, отводимой по изохоре 4–1:

Подставляя эти выражения в формулу для термического КПД, получим:

Параметры рабочего тела во всех характерных точках цикла.

1. Для адиабаты 1–2:

- объем

- давление

- температура

2. Для изохоры 2–3:

- объем ;

- давление

- температура

3. Для изобары 3–4:

- объем

- давление

- температура

4. Для адиабаты 4–5:

- объем ;

- давление

- температура

Так как , то

Подставив найденные значения температур в формулу для термического КПД, получим:

Отсюда следует, что с увеличением степени сжатия, показателя адиабаты и степени повышения давления термический КПД возрастает, а с увеличением степени предварительного расширения – уменьшается.

⇐ Предыдущая22232425262728293031Следующая ⇒

Поделиться: