Теоретические основы теплотехники - 67 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

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 темпера-
туры 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, обес-
печивающий наибольшую термодинамическую эффективность), то несложные преобразования форму-
лы (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 пока-
зана 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 отсутству-
ет 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 представ-
ляется 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 возможно-
сти 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 огра-
ничивается 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 от-
водить одинаковые количества тепла, то будут совпадать и процессы 4–1. Такое сопоставление приве-
дено на p–v и T–s диаграммах на рис. 1.68. Заметим, что на T–s диаграмме изохора проходит всегда кру-
3v
1
p
v
2
3v
4
1
T
s
2
4
3p
3p
v = const
р = const
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Рис. 1.68 Сопоставление эффективности ДВС с подводом тепла
при v = const и p = const и одинаковых степенях сжатия

Страницы