5.Среднее давление смешанного цикла. Анализ цикла

Для сопоставления различных двигателей вводится понятие удельной работы цикла, которая равна среднему давлению цикла представляющему отношение работы и рабочего объема p_t=L_t/V_h

Графически p_t представляет собой высоту прямоугольника построенного на основании V_h, площадь которого равна площади индикаторной диаграмма.

Среднее давление – условное постоянное давление газов, которое при изменении рабочего объема от минимального до максимального совершает работу равную работе цикла.

Таким образом, величина среднего давления определяет работу двигателя соответствующую его размерам, габаритам и массы.

Заменим все температуры через температуры начала сжатия Т_а

mR =p_aV_a V_h=V_a

тогда получим:

При приближении ɛ=10-11 рост КПД замедляется.

Степень сжатия в дизелях 14…18, в многотопливных до 25.

В дизелях, работающих по смешенному циклу, для уменьшения нагрузки уменьшают количество подаваемого топлива(уменьшается площадь диаграммы, снижается ρ, а КПД растет).

6.Цикл с подводом теплоты при V=const и его анализ

Для улучшения экономичности рабочего цикла в ДВС желательно увеличивать степень сжатия ɛ и использовать процесс сгорания топлива с подводом теплоты при постоянном объеме — цикл Отто (рис. 6.10, а):

1— 2 — сжатие газа;

2— 3 — нагревание газа за счет подвода теплоты Q1 вследствие чего возрастает давление газа при постоянном объеме;

3— 4— расширение газа (рабочий ход);

4— 1 — охлаждение газа за счет отвода теплоты Q2.

С повышением степени сжатия ɛ КПД цикла возрастает. Однако при увеличении ɛ в цилиндрах двигателя резко возрастают максимальные давления и температура, а следовательно, повышаются потери на трение.

С ростом λ максимальное давление увеличивается, с ростом ɛ возрастает p_t, но медленнее чем КПД.

7. Цикл с подводом теплоты при p=const и его анализ

Индикаторная диаграмма термодинамического процесса с сообщением теплоты Q1 при постоянном давлении и отводе теплоты Q2 при постоянном объеме — цикл Дизеля.

1— 2 — сжатие газа (более высокая степень сжатия по сравнению с циклом Отто);

2— 3 — вследствие подвода теплоты Q1 увеличивается объем при постоянном давлении;

3— 4 — расширение газа;

4— 1 — отвод теплоты Q2 от газа при постоянном объеме.

В процессе сжатия (адиабата 1—2) вся затраченная работа идет на повышение внутренней энергии рабочего тела, т. е. его температуры. В данном цикле (2—3) подведенная теплота Q1 расходуется на повышение внутренней энергии рабочего тела и выполнение внешней работы. В процессе расширения (3—4) рабочего тела совершается работа L по преодолению сопротивления внешних сил. Изохорный процесс (4—1) соответствует отводу теплоты Q2 от рабочего тела.

Величина КПД зависит от ɛ, ρ, k.

Увеличение количества подводимой теплоты приводит к росту p_t Повышение ɛ оказывает значительно меньшее воздействие на величину среднего давления, чем на термический КПД.

8.Сравнение термодинамических циклов

1.Сравним термодинамические циклы подвода теплоты по изохоре и изобаре при постоянном Q₁ и ɛ.

В цикле с подводом теплоты при p=const отводится большее количество теплоты, чем в цикле с подводом теплоты при V=const, следовательно большее количество теплоты будет преобразовываться в работу и η_t будет выше в цикле с подводом теплоты при V=const

2.Сравним η_t циклов, протекающих с подводом Q при V=const и p=const в случае равенства подводимой Q1 и p_t=const.

Т.к. в рассмотренных циклах Q1=const, площади S_faczbe=S_fac^/_z^/_b^/_e^/, количество теплоты отводимой в цикле с подводом Q при p=const меньше количества теплоты отводимой в цикле при V=const на величину заштрихованной площади, следовательно в цикле при p=const большее количество Q преобразуется в работу, а значит η_t будет выше. Цикл с подводом теплоты при V=const экономичней смешанного цикла при одинаковых ɛ и количеством подведенной Q, однако практически реализовать этот цикл сложно, т.к. увеличение степени сжатия приводит к появлению детонации и росту максимального давления.

Смешанный цикл по сравнению с циклом с подводом Q и при V=const допускает применение более высоких ɛ при сохранения максимального давления цикла и повышении термического КПД.