Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания

Степень совершенства любого цикла определяется значением его термического КПД. Обычно сравнение циклов проводится в T, S-диаграмме. При этом применяют два метода:

1) сравнение площадей в T, S-диаграмме;

2) сравнение среднеинтегральных температур в процессе подвода и отвода теплоты в циклах.

 

Рис. 57. Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты при разных степенях сжатия

Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты при различных степенях сжатия и при равенстве количеств отведенной теплоты и одинаковых максимальных температурах с помощью T, S-диаграммы. На рис. 57 цикл с изохорным подводом теплоты изображен площадью 1234, цикл с изобарным подводом теплоты площадью 1534; максимальная температура в точке 3 у них одинакова. Количество отведенной теплоты в обоих циклах изображается площадью 6147. Так как подведенное количества теплоты в цикле с изобарным подводом теплоты изображается большей площадью, чем в цикле с изохор-

ным подводом теплоты, т. е. площадь 6537 больше, то КПД цикла с подводом теплоты при  больше КПД цикла с подводом теплоты при ,  

Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты по среднеинтегральным температурам. Как было указано ранее, термический КПД всех циклов определяется по одному и тому же уравнению  где  – среднеинтегральная температура процесса отвода количества теплоты, °С;  – среднеинтегральная температура процесса подвода количества теплоты, °С. При сравнении циклов с разными степенями сжатия, рис. 57, получаем, что температура  изобарного подвода теплоты больше, чем температура  изохорного подвода теплоты, а температура  в обоих циклах одинакова. Отсюда следует, что

Цикл двигателя Стирлинга

Двигатель Стирлинга имеет внешний подвод теплоты через теплопроводящую стенку. Количество рабочего тела (им может быть воздух), заключенного в рабочем объеме двигателя, постоянно и несменяемо. В этом заключается одно из преимуществ такого двигателя перед двигателями внутреннего сгорания, так как в качестве горячего источника теплоты в этих условиях могут использоваться кроме продуктов сгорания органических топлив ядерная энергия, солнечная батарея и др.

При подводе теплоты через теплопроводящую поверхность в замкнутый объем двигателя рабочее тело расширяется (поршень совершает рабочий ход). Затем теплота отбирается холодным источником теплоты, рабочее тело сжимается и таким образом возвращается в исходное состояние, завершая рабочий цикл. Однако практическая невозможность частой смены температуры теплопроводящей стенки при подводе и отводе теплоты привела к необходимости усложнения конструкции двигателя – создания в нем постоянных горячей и холодной полостей. В связи с этим рабочее тело во время цикла должно последовательно перемещаться из горячей полости в холодную и обратно. Такие перемещения в двигателях Стирлинга обеспечиваются вытеснителем и поршнем, движущимся по определенному закону в одном цилиндре. Двигатель Стирлинга может иметь два сообщающихся между собой цилиндра. В этом случае в одном цилиндре перемещается вытеснитель, в другом – поршень.

Работа двигателя может быть условно разделена на четыре стадии, рис. 58. В первой стадии все количество рабочего тела находится в холодной полости Х. На второй стадии поршень 3 перемещается вверх, сжимает рабочее тело в холодной полости. Температура рабочего тела при этом сохраняется постоянной за счет отвода теплоты через стенки цилиндра холодному источнику теплоты (изотермический процесс сжатия 1–2). На третьей стадии вытеснитель 1 перемещается вниз, вытесняя рабочее тело из холодной полости Х в горячую Г при постоянном объеме

Рис. 58. Схема изменения объемов холодной и горячей полостей

⇐ Предыдущая23242526272829303132Следующая ⇒

Поделиться: