Тема 2 Процессы расчетных и действительных циклов ДВС. Лекция 3 Термодинамические циклы.

1. Тема 2 Процессы расчетных и действительных циклов ДВС.Лекция 3Термодинамические циклы.

2. Для выявления отдельных факторов на работу двигателя применяют расчетные циклы, в которых термодинамические процессы приближенно описывают процессы действительного цикла. Каждый из расчетных циклов основан на ряде допущений. Анализ расчетных циклов может быть однофакторным, т. е. расчетным путем выясняют влияние каждого из факторов в отдельности, сохраняя неизменными остальные. При постановке опытов с реальными двигателями установить влияние каждого из факторов в отдельности сложно.

3. Термодинамические расчетные циклы, основаны на следующих допущениях: • процессы, составляющие цикл, являются обратимыми; • процессы осуществляются с несменяемым рабочим телом неизменного состава; • теплоемкость РТ не зависит от его состояния; • теплообмен между РТ и окружающей средой отсутствует. В термодинамических циклах ДВС подвод теплоты осуществляется по изохоре, изобаре или смешанно — по изохоре и изобаре.

4. (Сабатэ-Тринклера) (рис. 3.1). Термическим КПД называется отношение работы цикла к подведенной теплоте Наиболее общим является цикл со смешанным подводом теплоты (при выводе рассматривается 1 кг рабочего тела) , (3.1) где количество отведенной теплоты берется по модулю Рис. 3.1. Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Сабатэ-Тринклера)

5. - степень повышения давления, - степень предварительного расширения, Обозначим - степень последующего расширения., - степень сжатия.

6. В термодинамическом цикле q1 является аналогом количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива в цилиндре двигателя, т. е. является аналогом нагрузки. При неизменных степени сжатия, рабочем теле и начальных параметрах цикла (параметры в точке а) увеличение q1 сопровождается увеличением и , максимальных значений давления рz и температуры Тz цикла. Увеличение рz и Тz происходит также при увеличении степени сжатия. Основными показателями цикла являются: (3.2) Средним давлением цикла pц называется работа цикла, отнесенная к рабочему объему Vh. Для цикла Сабатэ — Тринклера: (3.3)

7. Из (3.2) и (3.3) для цикла с подводом теплоты при постоянном объеме, то есть при (цикл Отто – рис. 3.2), который используется для идеализации действительного цикла двигателя с искровым зажиганием, получаем (3.4) (3.5)

8. Рис. 3.2. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)

9. Для цикла с подводом теплоты при постоянно давлении (цикл Дизеля – рис. 3.3) и, следовательно, (3.6) (3.7) Из (3.3)  (3.7) следует, что на показатели термодинамических циклов влияют следующие параметры: , k, , , а.

10. Рис. 3.3. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля) Из (3.3)  (3.7) следует, что на показатели термодинамических циклов влияют следующие параметры: , , , а. K , Для цикла Отто не зависит от , т. е. не зависит от внешней нагрузки. Для цикла Дизеля, при увеличении q1 термический КПД снижается. (возрастании )

11. сопровождается повышением К, , и (рис. 3.4). можно обеспечить, если, например, применить для осуществления цикла двухатомные газы вместо трехатомных. Отсюда следует вывод о целесообразности работы поршневых двигателей на бедных смесях, так как в бедной смеси больше двухатомных газов (О2 и N2). Увеличение Увеличение

12. Рис. 3.4. Графики зависимости параметров термодинамического цикла Отто от степени сжатия: а - ; б -

13. и ( и ) на термический проследить КПД цикла Сабатэ — Тринклера можно по рис. 3.5. При неизменной величине ) увеличение ( (т. е. увеличение ) , что при неизменном сопровождается возрастанием Влияние количества подводимой теплоты ( (неизменном А) термический КПД количестве подводимой теплоты ). уменьшением возрастает с ростом ( )и соответствующим Рис. 3.5. Графики зависимости параметров термодинамического цикла Сабатэ – Тринклера от степени повышения давления:  - при постоянной степени предварительного расширения; - при постоянном количестве подведенной теплоты: а - ; б -

14. ) ( ) увеличение ( приводит к снижению . точки зрения самым Следовательно, с термодинамической выгодным является подвод теплоты в ВМТ. и Изменение естественно, влияет на . Однако влияние , k, на величину При неизменном иное, чем на (см. рис. 3.5, б). Качественное влияние и на такое же, как на . k Однако увеличение степени повышения давления не влияет на цикла Отто, но приводит к росту растет в . При этом такой же степени, как количество q1. С ростом в циклах Сабатэ — Тринклера и Дизеля) ( увеличение происходит в несколько меньшей степени, так как при этом снижается .

15. что при прочих равных условиях изменяется пропорционально начальному давлению цикла ра, которое увеличивается наддувом двигателей и сопровождается увеличением количества подводимой теплоты Количество свежего заряда G . Из выражений (3.3), (3.5) и (3.7) следует, попадающего в цилиндры, увеличивается в меньшей степени, чем ра, так как одновременно увеличивается Та. Поэтому целесообразно применение промежуточного охлаждения воздуха после компрессора.

16. , и при , Рис. 3.6. Графики сравнения циклов Отто, Дизеля и Сабаттэ – Тринклера в координатах р-V при и при

17. Сравнение циклов при , , k, , , , одинаковых механических нагрузках на поршень от сил давления газов (рис. 3.6 б), т.е. указывает достигается в что наиболее высокое значение цикле Дизеля (а — с2 — z2 — b2). Связано это с тем, что при рассматриваемом условии именно в этом цикле имеют место наиболее высокие и соответствуют Этому же циклу . значения и минимальные значения , и температуры в конце расширения . В таблице 3.1 приведены для различных циклов. приведены

18. Термический КПД различных циклов при одинаковом давлении Таблица 3.1 при при при и Степень сжатия Степень повышения давления Степень предварительного расширения Термический КПД

19. Контрольные вопросы: • При одинаковых значении p у какого цикла выше КПД? • Что такое степень сжатия и степень повышения давления? • При одинаковом значении у какого цикла больше КПД? • Какие делают допущения при рассмотрении термодинамических циклов? • Как изменяется КПД цикла Отто при увеличении нагрузки? • Как изменяется КПД цикла Дизеля при увеличении нагрузки? • Как влияет степень сжатия и показатель адиабаты на КПД циклов? • Почему в цикле с подводом теплоты при постоянном объем ограниченно увеличение степени сжатия и степени повышения давления? • Что такое степень предварительного расширения?