- •И.В. Кузнецов, а.Л. Буров термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей
- •Список основных обозначений
- •Основные индексы
- •Введение
- •1. Рабочие тела для поршневых двигателей и их свойства
- •1.1. Технические характеристики топлив
- •1.2. Материальный баланс при горении
- •1.3. Реакции горения и продукты сгорания топлива
- •1.3.1. Полное сгорание топлива при ,0
- •1.4. Термодинамические свойства горючей смеси и продуктов ее сгорания
- •1.5. Теплота сгорания горючих смесей
- •1.6. Примеры решения задач
- •0,4946 Кмоль.
- •2. Принцип работы и термодинамические циклы поршневых двигателей
- •2.1. Термодинамические циклы тепловых двигателей
- •2.2. Термодинамические циклы двс без наддува
- •2.3. Термодинамические циклы двс с наддувом
- •2.3.1. Циклы двс с наддувом и турбиной постоянного давления
- •2.3.2. Циклы двс с наддувом и импульсной турбиной
- •2.3.3. Циклы двс с наддувом и охлаждением воздуха после компрессора
- •2.4. Примеры решения задач
- •3. Процессы газообмена в цилиндре поршневого двигателя
- •3.1. Термодинамика процессов газообмена
- •3.2. Коэффициент наполнения
- •3.3. Коэффициент остаточных газов
- •3.4. Коэффициент продувки
- •3.5. Коэффициент избытка продувочного воздуха и его влияние на показатели газообмена
- •3.6. Примеры решения задач
- •4. Процесс сжатия в цилиндре поршневого двигателя
- •4.1. Определение параметров рабочего тела в конце сжатия
- •4.2. Примеры решения задач
- •21,677 КДж/(кмоль∙к);
- •21,672 КДж/(кмоль∙к);
- •22,358 КДж/(кмоль∙к);
- •21,859 КДж/(кмоль∙к);
- •8099,7 КДж/кмоль.
- •8. По формуле (4.6) определим Тс2 во втором приближении:
- •5.2. Процесс смесеобразования в дизелях
- •5.3. Процессы, происходящие в заряде при воспламенении
- •6. Процесс сгорания в поршневых двигателях
- •6.1. Фазы процесса сгорания в двс с искровым зажиганием
- •6.1.1. Детонация
- •6.2. Улучшение эффективности работы двс с искровым зажиганием
- •6.3. Фазы процесса сгорания и жесткость работы в дизелях
- •6.4. Характеристики тепловыделения в двс с искровым зажиганием
- •6.5. Характеристики тепловыделения в дизеле
- •6.6. Термодинамика процесса сгорания
- •6.7. Расчет процесса сгорания методом Гриневицкого – Мазинга
- •6.8. Примеры решения задач
- •7. Процесс расширения в цилиндре
- •7.1. Термодинамика процесса расширения
- •7.2. Примеры решения задач
- •8. Показатели действительного цикла поршневых двигателей
- •8.1. Среднее индикаторное давление
- •8.2. Индикаторная мощность, индикаторный кпд и удельный индикаторный расход топлива
- •8.3. Влияние различных факторов на индикаторные показатели двигателя
- •8.4. Эффективная мощность, эффективный кпд и удельный эффективный расход топлива
- •8.5. Характеристики поршневых двигателей
- •8.6. Примеры решения задач
- •Заключение
- •Литература
- •Термодинамика рабочего процесса и показатели работы поршневых двигателей
Список основных обозначений
с – удельная теплоемкость, Дж/(кг·К), Дж/(кмоль∙К);
i – удельная энтальпия, Дж/кг;
k – показатель адиабаты;
n – показатель политропы;
L – работа, Дж;
ℓ - удельная работа, Дж/кг;
Lо – количество воздуха для сжигания 1 кг топлива, кмоль/кг;
ℓо – количество воздуха для сжигания 1 кг топлива, кг/кг;
α – коэффициент избытка воздуха;
Q – теплота, Дж;
q – удельная теплота, Дж/кг;
p – давление, МПа, бар;
V – объем, м3;
v – удельный объем, м3/кг;
r – объемная доля компонента в газовой смеси;
g – удельный расход топлива, г/(кВт∙ч);
R – газовая постоянная, Дж/(кг·К), Дж/(кмоль∙К);
T – абсолютная температура, К;
t – температура, оС;
ε – степень сжатия двигателя;
λ – степень повышения давления;
δ – степень предварительного расширения;
μ – молярная масса, кг/кмоль;
ηt – термический коэффициент полезного действия (КПД);
рt – среднее давление термодинамического цикла, МПа, бар;
u – удельная внутренняя энергия, кДж/кг, кДж/кмоль;
ρ – плотность вещества, кг/м3, степень расширения.
Основные индексы
i – компонент, индикаторный;
е – эффективный;
v – при постоянном объеме;
p – при постоянном давлении;
μ – мольный;
Т – топливо.
Остальные обозначения раскрыты в тексте учебного пособия.
Введение
Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания (ДВС) используется человечеством более ста лет, он и сегодня остается опорой цивилизации, как наиболее экономичная тепловая машина, широко применяемая практически во всех отраслях хозяйства. Реальные конкуренты ДВС в сфере массового производства автомобилей и тракторов вряд ли будут найдены и в обозримом будущем. Низкая стоимость и простата обслуживания, высокая литровая мощность и малая удельная масса сохранят доминирующее положение поршневых двигателей на мировом рынке транспортных средств.
Успешные работы последнего времени по улучшению топливной экономичности, снижению вредных веществ в отработавших газах поршневых двигателей, использование новых материалов и увеличение их удельной мощности путем использования наддува, создало вполне определенные перспективы успешного использования ДВС и будущем. Особенно большие возможности по улучшению работы ДВС следующего поколения внесет широкое использование систем электронного регулирования параметров в зависимости от режима работы как ДВС, так и транспортного средства в целом.
В настоящем учебном пособии изложена теория рабочего процесса поршневых двигателей, как с внешним, так и с внутренним смесеобразованием, в том числе и при использовании наддува цилиндров. В основу этой теории положена термодинамика процессов, происходящих в цилиндрах поршневых двигателей при впуске свежего заряда, при его сжатии, сгорании и выпуске из цилиндра. Главы учебного пособия содержат характерные задачи с решениями, которые позволят студентам закрепить усвоение теоретического курса.
В учебном пособии приводятся основные показатели реального цикла и изменение основных показателей в зависимости от режима работы поршневых двигателей, как без наддува, так и с наддувом цилиндров.
Учебное пособие может быть использовано студентами и аспирантами, обучающимися по направлению 140500 «Энергомашиностроение», специальностям 140501 «Двигатели внутреннего сгорания» и 190201 «Автомобиле- и тракторостроение».