V. Сопоставление термодинамических циклов

Методы сопоставления:

- аналитический;

- графический;

- среднеинтегральных температур.

Два последних метода, в конечном счете, дающие те же результаты, что и аналитический, подробно рассмотрены в курсе термодинамики.

Сопоставим ТДЦ аналитическим методом, который сводится к анализу ранее выведенных формул термических КПД циклов Отто, Дизеля, Тринклера (см. выраж. 2.17; 2.33; 2.41).

; ;

.

Из приведенных выражений видно:

1) Термический КПД цикла Отто зависит от степени сжатия e и от коэффициента адиабаты k = Ср/Сv. При повышении e термический КПД сначала значительно возрастает (рис. 2.3), затем интенсивность этого возрастания уменьшается. Это объясняется математическим выражением . В двигателях, работающих по циклу Отто, степень сжатия ограничивается возможностью возникновения детонации. Из рис. 2.3 видно также, что физические свойства рабочего тела существенно влияют на величину . Для идеальных газов k = const = 1,4, а для реальных рабочих тел он имеет пределы 1,2…1,4. И даже при изменении k в таких узких пределах влияние его на очевидно.

2) Термический КПД цикла Дизеля также возрастает с увеличением степени сжатия e и также зависит от коэффициента адиабаты k. Величина второго сомножителя выражения всегда больше единицы и составляет примерно 1,09…1,31. Поэтому при равных значениях e теплоиспользование в цикле Дизеля меньше, чем в цикле Отто. Такое сравнение неправомерно, т. к. в реальных двигателях e в дизелях значительно выше, чем у двигателей, работающих по циклу Отто. Зависимости и мы рассматривали выше.

3.Из анализа выше приведенных зависимостей следует вывод, что при одинаковых начальных условиях и одинаковом количестве подведённой теплоты значения термического КПД и среднего давления цикла Тринклера всегда меньше соответствующих значений η_{t и} p_t цикла Отто и всегда больше соответствующих значений η_{t и} p_t цикла Дизеля.

Т. е., при одинаковых Q₁, ε, k исправить

.

Однако, при одинаковых Q₁ и P_z

. (2.44)

Этот вариант сопоставления циклов наиболее приемлем всё по той же причине, что реальные ДВС Дизеля и Тринклера работают при более высоких ε.

Для более полного анализа термодинамических циклов необходимо рассмотреть кроме изменения η_{t и} p_t изменения значений максимальных температур и давлений циклов, а также температур в конце расширения.

В реальных ДВС максимальные значения давлений ограничиваются условиями допустимой прочности деталей двигателя, а максимальные значения температур, кроме того, условиями бездетонационного сгорания рабочей смеси и качеством смазки. Большое значение имеет и температура конца расширения, т. е. температура начала выпуска отработавших газов, которая влияет на надёжность работы деталей выпускного тракта.

На основе проведенного анализа, в дополнение к выше сказанному, можно сделать следующие выводы.

1. Цикл Тринклера является общим для рассмотренных термодинамических циклов, а циклы Отто и Дизеля – его частными случаями. При этом циклы Отто и Дизеля являются предельными, при осуществлении которых получаются соответственно максимальные и минимальные значения η_{t ,} p_t, T_z и p_z при одинаковых начальных условиях и одинаковом количестве подводимой теплоты. Значения основных термодинамических показателей цикла Тринклера находятся между значениями циклов Отто и Дизеля.

2. В цикле Тринклера η_t и p_t увеличиваются при увеличении доли теплоты, подводимой при постоянном объёме (увеличении λ) и при уменьшении доли теплоты, подводимой при постоянном давлении (уменьшении ρ).

3. Цикл со смешанным подводом теплоты целесообразно применять при значительных степенях сжатия (больше 12) и с возможно большими значениями степени повышения давления. По данному циклу работают все быстроходные дизели без наддува.

4. КПД цикла Тринклера может превышать КПД цикла Отто за счёт увеличения степени сжатия.

Дата добавления: 2015-03-31