Основные теории поршневых двигателей

План

3.1. Термодинамические основы циклов ДВС.

3.2. Обобщенный цикл.

3.3. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме.

3.4. Цикл со смешанным подводом теплоты.

3.5. Сравнение термодинамических циклов.

3.6. Термодинамические циклы двигателей с наддувом.

Термодинамические основы циклов ДВС

Преобразование тепловой энергии в механическую является сложным процессом. Его протекание в реальных условиях связано с возникновением дополнительных потерь, не учитываемых вторым законом термодинамики.

Допущения:

1.  Удаление и подача газов.

2.  Неполное сгорание.

3.  Температура влияет на теплоемкость рабочего тела.

4.  Фактически не адиабатный термодинамический процесс ДВС.

Анализ термодинамических циклов в ДВС проводится при следующих допущениях:

1.  В течение цикла ни химический состав, ни количество рабочего тела (газа) не изменяется;

2.  Процессы сжатия и расширения происходят адиабатно (т.е. без теплообмена с внешней средой);

3.  Теплоемкость рабочего тела не зависит от температуры;

4.  Процессы сгорания и газообмена заменяются процессами подвода и отвода теплоты.

Показателем экономичности термодинамического цикла является его термический КПД:

(3.1)

где l - количество теплоты, превращенное в работу (Дж/кг);

- количество теплоты, сообщенной 1 кг газа (Дж/кг);

- количество теплоты, отведенной от 1 кг газа (Дж/кг).

Другим важным показателем термодинамического цикла является его удельная работа, или среднее давление , т.е. работа цикла L отнесенная к рабочему объему , определяемому как разница полного объема цилиндра и камеры сжатия

(3.2)

Чем больше среднее давление, тем меньше при данной работе циклообъемы цилиндра, а, следовательно, уменьшены размеры и вес двигателя.

Обобщенный цикл

Применительно к поршневым ДВС рассмотрим общий случай осуществления термодинамического цикла (рис.2.1) в координатах p-v и T-S.

Рис. 3.1. Обобщенный цикл поршневого ДВС.

В этом цикле процессы сжатия (линия ас) и расширения (zb) происходит без теплообмена с внешней средой (dq = 0). При постоянном объеме подводится теплота, а при постоянном давлении - теплота . Отвод теплоты также смешанный: при постоянном объеме отводится , а при постоянном давлении теплота .

Количество подведенной теплоты в цикле, когда работу совершает 1кг рабочего тела

(3)

где - удельные массовые теплоемкости, соответственно при постоянных V и P;

- температуры цикла соответственно в точках

Абсолютное количество теплоты, отведенной в цикле:

(3.4)

Используя уравнение термического КПД (3.1) можно записать:

Введем следующие обозначения:

- степень сжатия;

- степень повышения давления при подводе тепла, когда V= const;

- степень предварительного расширения при подводе тепла, когда р = const;

- степень последующего расширения;

- степень предварительного сжатия при отдаче теплоты холодному рабочему телу.

При этом три параметра связаны между собой . По известным из термодинамики уравнениям, характеризующим отдельные процессы, запишем выражение и для обобщенного цикла

(3.5)

(3.6)

где - показатель адиабаты;

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 467; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!