5.3. Определение теоретической работы газа за цикл, работы расширения, работы сжатия

Полезная удельная работа газа определяется как

l = l_рас – l_сж; (5.12)

где l_рас – работа расширения;

l_сж - работа сжатия.

Работа расширения

; (5.13)

где l_2-3 – процесс изобарного расширения;

l_3-4 – процесс расширения.

; (5.14)

;

; (5.15)

;

Работа расширения

;

Работа сжатия

; (5.16)

;

Тогда полезная удельная работа газа

;

5.4. Определение среднего индикаторного давления и теоретической индикаторной мощности, рабочего объема камеры

Среднее индикаторное давление определяется как

; (5.17)

Тогда

;

Теоретическая индикаторная мощность четырёхтактного двигателя

; (5.18)

Объём газа в точках 1, 2, 3 и 4 можно определить через объём v_h, называемый рабочим объёмом:

v_h = ; (5.19)

где: n - количество оборотов в мин; n = 400 об/мин;

m - масса, кг.

D = 207 мм = 0,207 м - диаметр

S = 254 мм = 0,254 м – ход поршня

v_h = v₁ – v₂; (5.20)

;

Массу выражаем из формулы (5.19) и получаем:

Тогда

;

5.5. Термический кпд цикла

Для определения термического КПД цикла необходимо определить значения подводимой к циклу теплоты q1 и отводимой от цикла теплоты q2:

; (5.21)

Тогда

;

; (5.22)

Тогда

;

Тогда термический КПД цикла

; (5.23)

;

Следовательно, термический КПД цикла ДВС с подводом количества теплоты при p = const является функцией степени сжатия и предварительного расширения и показателя адиабаты.

Рассмотрим как зависит термический КПД от коэффициента κ,, ε и ρ. Табличные данные показывают, что при первичном возрастании степени сжатия происходит быстрое увеличение термического КПД, но по мере роста степени сжатия интенсивность увеличения ηt постепенно уменьшается.

Верхний предел для степени сжатия этих двигателей устанавливается тем обстоятельством, что при увеличении степени сжатия происходят увеличение термического КПД и уменьшение механического КПД.

При этом при некоторых высоких степенях сжатия выгода от увеличения ηt может поглотиться возрастающим расходом работы на преодоление трения. Оптимальной является степень сжатия, при которой общий КПД принимает максимальное значение.

Низший предел значения степени сжатия в этих двигателях определяется температурой воспламенения топлива.

Для завершения исследования термического к.п.д. заданного цикла сравним его с термическим к.п.д. цикла Карно, определенного по рассчитанным параметрам цикла

; (5.24)

;

Очевидно, что

;

5.6. Построение pv и ts – диаграммы цикла Дизеля

Для построения рабочей pv – диаграммы сначала изображаем значения в характерных точках (по табл. 2).

Так как на данной диаграмме изображение процессов адиабатного сжатия (1-2) и адиабатного расширения (3-4) имеет нелинейный характер, то найдём промежуточные точки. Для этого воспользуемся формулой:

; (5.25)

где k – показатель адиабаты.

На pv – диаграмме для цикла Дизеля для адиабаты 1-2:

;

;

;

;

.

Таблица №3