Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

)(
21
1
21
1
TT
n
R
l −
−
=
−
;
)(
12
1
1
21
1
2
1
TT
n
kn
cq
t
t
vm
−
−
−
=
−
; )(
1221
2
1
TTcu
t
t
vm
−=∆
−
;
)(
1221
2
1
TTch
t
t
pm
−=∆
−
;
1
2
1
1
21
1
2
1
T
T
n
kn
cs
t
t
vm
ln
−
−
=∆
−
.
Процессы 2–3 и 3–4, соответственно, изохорный и изобарный, и для них
l
2-3
= 0;
)(
2332
3
2
TTcq
t
t
vm
−=
−
;
3232 −−
=
∆
qu ; )(
2332
3
2
TTch
t
t
pm
−=∆
−
;
2
3
32
3
2
T
T
cs
t
t
vm
ln=∆
−
; )(
34343
vvpl
−
=
−
; )(
3443
4
3
TTcq
t
t
pm
−=
−
;
)(
3443
4
3
TTcu
t
t
vm
−=∆
−
;
4343 −−
=
∆
qh ;
3
4
43
4
3
T
T
cs
t
t
pm
ln=∆
−
.
Процесс 4–5 тоже политропный и его рассчитывают так же, как процесс 1–2, но при температурах
T
4
и T
5
и с показателем n
2
.
Процесс 5–1 рассчитывается аналогично процессу 2–3, но здесь берутся температуры
T
5
и T
1
и средняя теплоемкость
5
1
t
t
vm
c .
В итоге находим термический КПД идеализированного цикла
544332
5
1
−−−
=
++
=η
∑
qqq
l
i
i
t
. (1.53)
Если же полагать, что процессы сжатия и расширения протекают адиабатно (идеальный цикл, обеспечивающий
наибольшую термодинамическую эффективность), то несложные преобразования формулы (1.53) позволяют получить
следующее выражение для термического КПД идеального цикла:
1)]-(+1)-[(
ид
ρλλε
−λρ
−=η
−
k
k
k
t
1
1
1
. (1.54)
В карбюраторных двигателях в рабочий цилиндр всасывается уже хорошо подготовленная рабочая смесь паров бензина с
воздухом. При принудительном поджигании она практически вся быстро сгорает, так что процесс подвода тепла осуществляется
изохорно и изобарная часть его отсутствует. На рис. 1.66 показана
p–v диаграмма такого цикла. Нетрудно понять, что это
частный случай предыдущего цикла при
ρ = 1.
В другом случае – в дизельных ДВС с впрыском тяжелого топлива (мазута) практически отсутствует первоначальная
фаза быстрого сгорания, процесс сгорания затягивается и происходит уже во время движения поршня к НМТ. При этом
заметного повышения давления не происходит и тепло подводится практически при
p = const. р–v диаграмма такого
двигателя приведена на рис. 1.67. Она тоже представляется как частный случай общего цикла, но при
λ = 1.
Анализируя формулу (1.54), приходим к заключению, что термический КПД цикла увеличивается с увеличением
степени сжатия
ε. Поэтому двигатель конструируют так, чтобы он работал по возможности с наибольшей степенью сжатия.
У карбюраторных машин верхний предел
ε ограничен значениями 6 … 9, поскольку при большем ε температура горючей
смеси в конце сжатия повышается настолько, что происходит ее самовоспламенение, а это здесь недопустимо. Дизельные
двигатели, наоборот, работают при самовоспламенении топлива и поэтому значение
ε здесь бывает не менее 12. Верхний
предел ограничивается только механической и тепловой напряженностью деталей и у современных машин лежит в пределах
16 … 24, а у форсированных двигателей специального назначения – еще выше.
Представляет интерес сравнить эффективность идеальных циклов при одинаковых степенях сжатия (полагая, что такое
возможно). У таких двигателей процессы сжатия 1–2 должны совпадать и, если отводить одинаковые количества тепла, то
будут совпадать и процессы 4–1. Такое сопоставление приведено на
p–v и T–s диаграммах на рис. 1.68. Заметим, что на T–s
диаграмме изохора проходит всегда круче изобары, и значит в карбюраторном двигателе будет подводиться больше тепла и
совершаться больше работы на величину заштрихованной площади. Отсюда вывод: изохорное сжигание эффективнее
изобарного.
Однако в действительности названные двигатели работают при разных степенях сжатия, и практический интерес
представляет сравнение их эффективности при одинаковых максимальных температурах сгорания, поскольку именно они и
определяют в основном температурную напряженность машины. В этом случае на
T–s диаграмме должны совпадать точки 3.
На рис. 1.69 показано такое сопоставление при одинаковых количествах отводимого за цикл тепла. Из рисунка понятно, что
в этом случае эффективность дизельной машины выше. Эффектив-
ность двигателя со смешанным подводом тепла занимает промежуточное положение, и чем большая доля тепла подводится
при
p = const, тем она ближе к наибольшей.
3v
1
p
v
2
3v
4
1
T
s
2
4
3p
3p
v = const
р = const
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Рис. 1.68 Сопоставление эффективности ДВ
С
подводом тепла
при v = const и p = const и одинаковых степенях сжатия

Страницы