ДВС схемы, циклы и термический кпд двигатель внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания - тепловая машина, в которой подвод тепла к рабочему телу осуществляется за счет сжигания топлива внутри самого двигателя.

Рабочим телом в таких двигателях является на первом этапе воздух, а на втором - продукты сгорания жидкого или газообразного топлива.

Двигатели внутреннего сгорания обладают двумя существенными преимуществами:

- Компактность, так как горячий источник тепла находится внутри самого двигателя, отпадает необходимость в больших теплообменных поверхностях, через которые осуществляется подвод тепла от горячего источника к рабочему;

- Температура рабочего тела, получающего тепло не через стенки двигателя, а за счет тепловыделения в объеме самого рабочего тела, может превосходить предел температуры, допустимой для конструкционных материалов.

Основным элементом любого поршневого двигателя является цилиндр с поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с внешним потребителем работы.

Цилиндр снабжен двумя отверстиями с клапанами, через одно из которых осуществляется всасывание рабочего тела, а через другое - выброс рабочего тела по завершению цикла.

Различают 3 основных вида:

- Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме - цикл Отто,

- Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении - цикл Дизеля,

- Цикл со смешанным подводом теплоты - цикл Тринклера.

 

Поршень I совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре II, снабженном всасывающим III и выхлопным IV клапанами.

1 - поршень движется слева направо, в цилиндре создается разрежение, открывается клапан III и в цилиндр подается горючая смесь. После того как поршень дойдет до крайнего правого положения, всасывающий клапан закрывается, поршень начинает двигаться в обратном направлении.

2 - горючая смесь сжимается, давление возрастает.

После того как давление смеси в цилиндре достигает величины, соответствующей т.2, с помощью электрической свечи V производиться поджигание горючей смеси.

3 - процесс сгорания смеси происходит практически мгновенно, поршень не успевает переместиться, и поэтому процесс сгорания можно считать изохорным. В процессе сгорания повышается давление до т.3.

4- под этим давлением поршень перемещается вправо.

4-5 - после того как поршень дойдет до т.4, с помощью устройства открывается клапан IV и давлении в цилиндре снижается до значения больше атмосферного.

5-b - поршень движется влево, выталкивая оставшуюся часть газов.

Т.о. поршень совершает 4 хода (такта) - всасывание, сжатие, расширение после сгорания смеси, выталкивание продуктов сгорания в атмосферу.

Термодинамический анализ цикла Отто удобно проводить, рассматривая идеализированный цикл. Процессы сжатия (1-2) и расширения (3-4) в этом цикле происходят за весьма короткие промежутки времени, в течение которых не успевает произойти заметного теплообмена с окружающей средой, то с хорошим приближением эти процессы можно считать адиабатными.

 

Работа, производимая двигателем за один цикл, изображается площадью 2-3-4-1-2.

Определим величину термического к.п.д. цикла Отто.

Термический КПД

Из уравнения ясно, что термический к.п.д. цикла Отто зависит только от степени сжатия рабочего тела в адиабатный процесс 1-2, причем, чем больше степень сжатия в, тем выше термический к.п.д. цикла.

Вывод: благодаря применению предварительного сжатия возрастает термический к.п.д.

Бинарные циклы

На основании рассмотренных циклов можно сформулировать требования к свойствам наиболее удобного рабочего тела:

- рабочее тело должно обеспечивать более высокий коэффициент заполнения цикла. Для этого рабочее тело должно иметь меньшую изобарную теплоемкость в жидком состоянии, более высокие критические параметры,

- свойства рабочего тела должны быть такими, чтобы верхняя температура при достаточно высоком коэффициенте заполнения цикла обеспечивалась при не слишком высоком давлении пара, т.к. высокое давление приводит к усложнению установки,

- рабочее тело должно быть недорогим, не должно быть токсичным, агрессивным в отношении конструкционных материалов.

Так как в настоящее время нет рабочих тел, удовлетворяющих этим требованиям, то можно осуществить цикл, используя комбинацию двух рабочих тел, применяя каждое из них в той области температур, где это рабочее тело обладает наибольшими преимуществами. Циклы такого рода носят название бинарных циклов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III ПУТЬ ПРЯМОГО ВНУТРЕННЕГО ОПЫТА
2. III. Политермический реактор
3. А. 4 Укажите ,чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором .
4. А. Торможение автомобилей, иных, чем мотоциклы
5. Адаптация к повышению и понижению двигательной активности. Средства управления адаптацией.
6. Анализ влияния ошибочных действий на формирование самоконтроля над двигательными действиями
7. Анализ влияния самоконтроля занимающихся на успешность формирования двигательных навыков
8. Анализ функциональной схемы, получение ЧМ колебаний.
9. АРХИТЕКТОНИКА ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
10. Б-16.1..Модель двигательного режима в режимных моментах детского сада
11. Бензиновый двигатель (прил. 2)
12. В двигателях внутреннего сгорания используется масло