Аналіз циклу ДВЗ із змішаним підведенням теплоти

Призначення, класифікація і сфера застосування циклів ДВЗ.

Цикли двигунів внутрішнього згорання.

Машина в якої в робочому органі (циліндрі) відбувається згорання робочого тіла та перетворення теплової енергії в механічну називається ДВЗ.

Застосовуються для перетворення енергії теплової в механічну роботу.

Класифікація циклів ДВЗ: за процесом підведення теплоти до робочого тіла є наступні цикли

– з підведенням теплоти по ізобарі;

– з підведенням теплоти по ізохорі;

– зі змішаним підведенням теплоти.

Двигуни діляться на двигуни з зовнішнім сумішоутворенням і двигуни з внутрішнім сумішеутворенням в яких робоча суміш утворюється безпосередньо в циліндрі.

Був запропонований в 1904 р. російський інженером з прізвищем Трінклер і незалежно від Трінклера одночасно такий самий двигун запропонували німець Зайлігер і француз Сабате. Тому в літературі даний цикл може називатися як цикл зі змішаним підведенням теплоти і цикл ТрінклераЗайлігера-Сабате. До речі сучасні двигуни з внутрішнім сумішоутворенням „Дизелі” працюють за цим циклом. Яка особливість цього двигуна: має циліндр і поршень який виконує зворотно-поступальний рух. Особливістю є що у цього двигуна крім камери згорання є ще передкамера. В передкамеру вставлена форсунка через яку за допомогою паливного насоса в передкамеру впорскується паливо. Циліндр заповнюється повітрям, в кінці стискування його температура сягає 600-650 ⁰С. Коли поршень знаходиться в ВМТ впорскується паливо в передкамеру заповнену гарячим повітрям і відбувається його самозаймання. Воно згорає в умовах сталого замкнутого об’єму, різко збільшується його тиск і температура (виділяється певна теплота). Решта палива яке ще не згоріло різко викидається в камеру згорання де догорає. Але поршень був в ВМТ і коли тиск почав зростати то поршень почав переміщуватися направо. Тому решта палива згорає при сталому тиску. Перша частина палива зростає при сталому об’ємі а друга при сталому тиску тому і цикл називається зі змішаним підведенням теплоти.

При розгляді циклів приймається певна ідеалізація: 1. РТ – ідеальний газ. 2. Цикл здійснюється при незмінній кількості РТ в циліндрі. 3. Процеси згоряння палива та викидання продуктів згоряння замінюється процесами підведення та відведення теплоти від повітря відповідно. 4. Процеси стиску і розширення приймається адіабатним. 5. Теплоємність робочого тіла та показник адіабати не залежить від температури.

З врахуванням цієї ідеалізації цикл реально складається з процесів:

1-2 адіабатне стиснення (реально стискується чисте повітря); 2-3’ – ізохорний процес підвищення тиску – процес згоряння палива при постійному об’ємі (до РТ з зовнішнього середовища підводиться теплота ); 3’-3 – ізобарне розширення - згоряння палива при сталому тиску (підводиться теплота....); ізобарне розширення переходить в 3-4 – адіабатне розширення; 4-1 – ізохорне зменшення тиску – реально викид РТ але в діаграмі показано що РТ не покидає циліндр.

Для термодинамічного аналізу циклу користуються так званими характеристиками циклу. Частіше всього використовуються наступні параметри:

- міра стискування; - міра підвищення тиску в даному циклі вона більша 1 але є цикли в яких вона =1; - міра попереднього розширення аналогічно є цикли.....

При розгляді циклу ви повинні уміти маючи вище наведені характеристики циклу і параметри РТ в т.1 визначати параметри в інших точках циклу. Розглянемо ці залежності.

Параметри в т.2. Розглянемо процес 1-2. Це процес адіабатного стиснення

; ; .

Дальше розглянемо процес 2-3’ – ізохорне підведення теплоти

; ; .

Розглянемо процес 3’-3 – процес ізобарного підведення теплоти

; ; .

Процес 3-4 – адіабатне розширення РТ.

де . ; ; ; .

Таким чином я показав як маючи параметри стану РТ в точці 1 і характеристики циклу можна знайти параметри стані в інших точках циклу. Питання. Тепер перейдемо до термічного коефіцієнту корисної дії циклу. Згідно 2 закону термодинаміки термічний ККД циклу є Підведена теплота де в процесі 2-3’ ізохорного підведення теплоти до РТ а в ізобарному процесі . Відведена теплота вона приймається за абсолютним значенням в формулу ККД і для того щоб теплота була зі знаком плюс ми поміняли місцями температури. Тут приймаються істинні теплоємності оскільки сказали що теплоємності не залежать від температури тому і істинні.

Тоді Приймається що відношення теплоємностей є показник адіабати, а замість всіх температур підставляються вище наведені залежності через початкову температуру і характеристики циклу.

Термічний ККД характеризує ефективність перетворення підведеної теплоти в корисну роботу. Як бачимо що для даного циклу .

Що треба зробити, щоб збільшити термічний ККД циклу зі змішаним підведенням теплоти.

Розглянемо залежність від даних параметрів.

Для даного циклу щоб збільшити термічний ККД необхідно збільшити міру підвищення тиску, збільшити міру стиску яка для сучасних форсованих двигунів становить і 22 і 24 та зменшити міру попереднього розширення . Показник адіабати бажано збільшувати але вплинути на нього практично неможливо.

та від 1,2

Дата добавления: 2014-01-05