Тема: цикл карно

Основные положения, находящееся в основе цикла, были сформулированы французским инженером Сади Карно в его работе “Размышления о движущей силе огня” в 1925-1926 гг.

Цикл Карно состоит только из обратимых процессов и обладает максимальным КПД в рассматриваемом интервале температур.

Обратимый процесс – это процесс, после реализации которого, в окружающей среде не происходит никаких изменений.

Цикл Карно состоит из двух изотермических и двух адиабатных процессов.

q₁ – подведенная теплота – пл. a12b

q₂ – отведенная теплота – пл. a34b

T₁ и T₂ – для обратного цикла представляют собой температуры горячего и холодного источника тепла, которые совпадают с температурами рабочего тела в процессах подвода и отвода теплоты.

Т.к. T₂ абсолютный ноль не достижим.

Для необратимого цикла Карно КПД всегда меньше, чем для обратимого.

Цикл Карно обладает КПД больше, чем любого реального цикла.

Работа любого реального цикла будет меньше, чем работа цикла Карно.

Тема: двигатели внутреннего сгорания (двс)

ДВС - называются тепловые машины, в которых подвод теплоты осуществляется

непосредственно внутри рабочего цилиндра.

Рассмотрим принцип действия и индикаторную диаграмму ДВС на быстро сгорающем топливе (бензине).

1 – водоохлаждаемый цилиндр

2 – поршень

3 – впускной и выпускной клапаны

4 – электрическая свеча

5 – кривошитно-шатунный механизм

Крайние положения, которое может занимать поршень в цилиндре, называется мертвыми точками.

Слева (под крышкой цилиндра) - верхняя мертвая точка (ВМТ), справа - нижняя мертвая точка (НМТ).

Перемещение поршня от одной мертвой точки к другой называется тактом.

Полный процесс совершается за 4 такта или 2 полных оборота вала.

Процесс 1,2 при открытом впускном клапане, при движении поршня слева на право происходит заполнение цилиндра смесью паров бензина и воздуха.

Процесс 2,3 – сжатие рабочего тела.

В т.3 осуществляется зажигание топливной смеси с помощью электрической свечи.

Процесс 3,4 – горение топлива.

Процесс 4,5 – расширение продуктов сгорания (рабочий ход).

Процесс 5,1 при открытом впускном клапане, продукты сгорания выбрасываются в окружающую среду.

Приведенная выше диаграмма не является термодинамическим циклом, т.к. масса рабочего тела переменна.

Для термодинамического анализа индикаторная диаграмма заменена циклом и при этом допускаются следующие допущения:

• рабочим телом является идеальный газ с постоянными теплофизическими характеристиками

• подвод теплоты от сгорания топлива заменяется подводом тепла от внешнего источника.

Существуют три основные цикла ДВС:

1) Цикл с изохорным подводом тепла (цикл Отто);

2) Цикл с изобарным подводом тепла (цикл Дизеля);

3) Цикл со смешанным подводом тепла (цикл Тринклера).

Данные циклов в координатах PV и TS:

Цикл Отто Цикл Дизеля Цикл Тринклера

Рассмотрим природу термодинамических процессов на примере цикла Тринклера:

1-2 – адиабатное сжатие рабочего тела;

2-3 – изохорный подвод теплоты;

3-4 – изобарный подвод теплоты;

4-5 – адиабатное расширение продуктов сгорания;

5-1 – изохорный отвод теплоты.

Основные параметры цикла ДВС:

- степень сжатия

(для бензиновых двигателей ; для дизельных двигателей )

- степень повышения давления

- степень предварительного расширения

При , цикл Тринклера трасформируется в термодинамический цикл Дизеля.

При , цикл Тринклера трасформируется в цикл Отто.

Рассмотрим порядок расчета цикла Тринклера:

Исходные данные: начальные параметры , ; природа газа ( ,k), параметры цикла , ,

1) Определение термодинамических характеристик рабочего тела:

;

2) Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла:

т.1 ;

т.2 (1-2 адиабатный процесс сжатия рабочего тела)

;

;

т.3 (процесс 2-3 - изохорный подвод теплоты) ;

т.4 (процесс 3 – 4 – изобарный подвод теплоты) ;

т.5(процесс 4 – 5 – адиабатный, а 5-1 – изохорный процессы) ;

3) Определение количества подведенного тепла:

4) Определение количества отведенного тепла:

5) Определение количества полезно использованного тепла (теплоту цикла):

6) Определение рабочего цикла:

(-)

(+)

(+)

7) определение коэффициента полезного действия:

8) Определение энтропии рабочего тела в характеристических точках цикла:

(условно принято) при ,

Значение энтропии:

9) Проверки правильности расчета:

а) (расхождение 1%); б) ; в)