Идеальный цикл двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 7Следующая ⇒

цикл осуществляется одним кг воздуха, как идеальным газом,

где R – газовая постоянная R, = 287 Дж/(кг·К);

с_р – удельная теплоемкость при постоянном давлении, с_р = 1009 Дж/(кг·К);

– удельная теплоемкость при постоянном объеме, = 721 Дж/(кг·К);

– степень сжатия, ;

– степень повышения давления ;

– степень предварительного расширения .

исходные данные принять по таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета цикла ДВС

№ п/п в журнале	р₁, МПА	Т₁, К	e	l	r	№ п/п в журнале	р₁, МПА	Т₁, К	e	l	r
1	0,080	300	14,0	2,5	1,2	18	0,090	310	16,5	2,5	1,9
2	0,085	310	14,5	2,0	1,3	19	0,095	315	17,0	2,6	1,8
3	0,090	315	15,0	1,8	1,4	20	0,090	320	17,5	2,7	1,7
4	0,095	320	15,5	1,7	1,5	21	0,085	325	18,0	2,8	1,6
5	0,090	325	16,0	1,6	1,6	22	0,080	330	18,5	2,5	1,5
6	0,085	330	16,5	1,5	1,7	23	0,085	335	19,0	2,0	1,4
7	0,080	335	17,0	1,4	1,8	24	0,080	330	19,5	1,9	1,3
8	0,085	315	14,0	2,5	1,2	25	0,090	325	20,0	1,8	1,2
9	0,080	320	14,5	2,0	1,3	26	0,095	320	17,5	1,7	1,3
10	0,090	320	17,5	1,3	1,9	27	0,090	315	18,0	1,6	1,4
11	0,095	315	17,0	1,4	1,8	28	0,085	310	18,5	1,5	1,4
12	0,090	310	16,5	1,5	1,7	29	0,080	300	19,0	1,4	1,5
13	0,085	305	16,0	1,6	1,8	30	0,085	315	18,5	1,3	1,7
14	0,080	315	15,5	1,7	1,8	31	0,090	330	17,5	1,3	1,9
15	0,085	320	15,0	1,8	1,7	32	0,090	325	18,0	1,2	2,0
16	0,080	300	15,5	1,9	1,7	33	0,080	320	17,0	1,4	1,3
17	0,085	305	16,0	2,0	2,0	34	0,085	325	15,0	1,8	1,7

Задание

1 Определить вид идеального цикла ДВС.

2 рассчитать цикл.

2.1 определить неизвестные параметры в узловых точках цикла.

2.2 определить изменение удельной энтропии ∆s, кдж/(кг·K).

2.3 определить удельную работу сжатия, расширения и полезную работу цикла.

2.4 определить удельную теплоту подведенную, отведенную и полезную в цикле.

2.5 определить термический КПД цикла.

2.6 определить среднее интегральное давление.

3 Изобразить цикл в pv и Ts координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла (в масштабе).

4 Изобразить индикаторную диаграмму в рv координатах (б/м).

5 Ответить на контрольные вопросы:

5.1 назовите виды поршневых ДВС.

5.2 какие допущения принимаются при анализе идеальных термодинамических циклов ДВС?

Общие теоретические сведения

Термин «двигатель внутреннего сгорания» (ДВС) говорит о том, что процесс сгорания топлива происходит внутри цилиндра двигателя. Этот процесс подвода тепла посредством сгорания топлива непосредственно в цилиндре двигателя позволяет поднять верхнюю температуру цикла. Тем самым, при большем температурном перепаде, как следует из анализа прямого цикла Карно, увеличивается термический КПД цикла.

Рабочим телом в ДВС являются – смесь воздуха с топливом и продукты сгорания топлива. может быть использовано твердое, жидкое и газообразное топливо.

Классификация

Преобразование тепловой энергии в механическую энергию в ДВС осуществляется посредством передачи работы расширения продуктов сгорания через поршень и кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя.

Они классифицируются по следующим признакам:

1) по способу осуществления рабочего цикла:

· 4-хтактные (последовательность явлений происходит в 4 хода поршня или 2 оборота вала);

· 2-хтактные (двигатели, у которых отсутствуют такты всасывания и выхлопа и рабочий процесс совершается за два хода поршня или одного оборота вала);

2) по способу воспламенения рабочей смеси:

· с воспламенением топлива от сжатия рабочего тела (дизели без компрессорные и компрессорные);

· с воспламенением топлива от искры (карбюраторные, газовые);

3) по роду топлива:

· ДВС, работающие на газообразном топливе;

· ДВС, работающие на жидком топливе;

4) по назначению:

· стационарные;

· передвижные;

· автотракторные;

· авиационные;

· судовые;

· для ж/д транспорта и т. д.;

5) по конструктивному исполнению:

· с вертикальным расположением цилиндров;

· с горизонтальным расположением цилиндров;

· с расположением цилиндров под углом (V-образные, W- образные, звездообразные, с аппозитивным расположением цилиндров).

Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

При анализе термодинамических циклов делаются следующие допущения:

1) химический состав и количество рабочего тела – постоянны;

2) процесс горения топлива заменен обратимым процессом подведения теплоты;

3) выпуск продуктов сгорания заменен обратимым процессом отведения теплоты в окружающую среду;

4) температура рабочего тела не зависит от температуры окружающей среды;

5) рабочее тело находится в равновесии с источником теплоты и охладителем (окружающей средой).

Основные циклы ДВС:

· со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и давлении (цикл Сабатэ) – отражает процессдизеля без компрессора,который наиболее близок к реальным условиям сгорания топлива;

· с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля) – отражает процесс тихоходного дизеля;

· с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл отто) – отражает процесс двигателя быстрого сгорания (карбюраторного и газового).

Теоретические циклы, давая максимально возможное превращение теплоты в работу при приведенных выше условиях, схематизируют действительные явления и позволяют изучать эти явления, отмечая главные факторы, которые влияют на экономику этих явлений.

Цикл со смешанным (комбинированным) подводом теплоты (рисунок 1).

смешанный цикл, в котором подвод теплоты осуществляется частично при v = const, а частично при р = const был предложен советским инженером Г.В. Тринклером. Работающие по этому циклу двигатели называются без компрессорными дизелями. в настоящее время дизели строятся только с комбинированным подводом тепла.

По этой схеме цикла ДВС работают с внутренним смесеобразованиеми воспламенением рабочей смеси.

Рисунок 1– Смешанный цикл ДВС в pv и Ts координатах

В этом виде цикла (рисунок 1) в процессе 1-2 происходит адиабатное сжатие рабочего тела, после чего подводится теплота сначала при v =const (линия 2-3), а затем при р = const (линия 3-4). Далее происходит адиабатное расширение (линия 4-5) и, наконец, отвод теплоты при v =const (линия 5-1).

Процессы всасывания (линия 0-1) и выхлопа (линия 1-0) в термодинамике не рассматриваются, так как это механические процессы.

Характеристики цикла:

· степеньсжатия ; (1)

· степеньповышениядавления при сгорании топлива

; (2)

· степень предварительного расширенияпри р = const

. (3)

Термический кпд цикла (см. прямой цикл Карно – )

; (4)

и ; (5)

термический КПД: , если поделить числитель и знаменатель на на с_v, то получим:

. (6)

Выразим T₂, T₃, T₄, T₅ через T₁.

Рассмотрим процессы.

1-2 – процесс адиабатического сжатия:

T₂ = T₁ε ^k^{– 1}. (7)

2-3 – процесс нагрева при ν = const:

;

T₃ = T₂λ;

T₃ =T₁ε ^k^{– 1}λ. (8)

3-4 – процесс нагрева при р= const:

;

T₄ = T₃ρ;

T₄ = T₁ε ^k^{– 1}λρ; (9)

4-5 – процесс адиабатического расширения: ,

v₅= v₁, а v₄ = rv₂, тогда .

. (10)

Подставив в формулу (6) t₂,t₃,t₄, T₅через t₁из формул (7), (8), (9), (10) получим:

. (11)

из уравнения (11) видно, что η_t растет с увеличением ε и k.

Таблица 1 – Значения р₂ и T₂ при различных значениях ε

K	ε	8	9	12	13	14	15	16	17
1,30	p₂	13,42	15,70	22,70	25,20	27,80	30,30	33,00	35,80
1,30	T₂	708	734	801	822	840	856	873	889
1,35	p₂	14,90	17,50	25,70	28,80	31,80	34,90	38,20	41,40
1,35	T₂	795	850	901	932	956	980	1 004	1 020

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 603; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!