23. Изобразить в pv-диаграмме идеальный цикл Отто для поршневых двс, назвать процессы, составляющие цикл, и от чего зависит его термический кпд.
Цикл
Отто — термодинамический
цикл,
описывающий рабочий процесс двигателя
внутреннего сгорания
с воспламенением сжатой смеси от
постороннего источника энергии, цикл
бензинового двигателя. Назван в честь
немецкого инженера Николауса
Отто.
p-V диаграмма цикла Отто
Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;
3—4 адиабатное расширение рабочего тела;
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
КПД
цикла Отто
,
где
— степень сжатия,
— показатель
адиабаты.
Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.
24. Изобразить в pv-диаграмме идеальный цикл Тринклера для двс, из каких процессов он состоит и от каких величин зависит его термический кпд.
Цикл
Тринклера (англ.
Seiliger cycle, англ.
Sabathe cycle) — термодинамический
цикл,
описывающий рабочий процесс дизельного
двигателя
со смешанным сгоранием. Объединяет в
себе цикл Отто и цикл Дизеля. Носит имя
своего изобретателя Густава
Тринклера.
Идеальный цикл Тринклера состоит из процессов:
p-V диаграмма цикла Тринклера
1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение топливно-воздушной смеси.
2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).
3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).
4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.
5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).
Жидкое топливо, введенное в форкамеру при сравнительно невысоком давлении, распыляется струей сжатого воздуха, поступающего из основного цилиндра. Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием частично сохраняет преимущества цикла Дизеля перед циклом Отто — часть процесса сгорания осуществляется при постоянном давлении.
Термический
КПД
цикла Тринклера
,
где — степень сжатия,
— степень
предварительного расширения,
— степень повышения
давления при изохорном процессе сгорания,
— показатель адиабаты.
Частными
случаями цикла Тринклера являются цикл
Отто
(при
)
и цикл
Дизеля
(при
).
25. Что такое степень сжатия поршневых двс и как влияет ее величина на термический кпд.
Термический КПД – показывает, какое количество тепла, полученого от сжигания топлива, превращается в полезную работу, а какое – бесполезно рассеивается в окружающем пространстве.
Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объём цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.
,
где:
= диаметр цилиндра;
= ход поршня;
= объём камеры
сгорания, то есть, объём, занимаемый
бензовоздушной смесью в конце такта
сжатия, непосредственно перед поджиганием
искрой; часто определяется не расчётом,
а непосредственно измерением из-за
сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПДдвигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.
Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина — компрессия — зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=P0*εγ, где
γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),
P0 — начальное давление, как правило, принимается равным 1.
Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.
При ε=10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8
Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).
Типо вывода: Термический КПД двигателя нарастает с повышением степени сжатия, но не линейно, а с постепенным замедлением.