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! |
Мы поможем в написании ваших работ!