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

Полезная удельная работа газа определяется как

l = l_рас – l_сж; (2.12)

где l_рас – работа расширения;

l_сж - работа сжатия.

Работа расширения

lрас = р2 (V3 – V2) + 1/(к-1) · (р3 ·V3 – р4 ·V4) ; (2.13)

lсж = 1/(к-1) · (р2 ·V2 – р1 ·V1); (2.14)

l_рас =1,426·10⁶ ∙(0,274 – 0,137)+1/(1,2-1)∙(1,426·10⁶ ∙0,137- 0,21·10⁶ ∙1,370) = 657052 Дж/кг

l_сж =1/(1,2-1)(1,426∙10⁶∙0,137-0,09∙10⁶∙1,370) = 360310 Дж/кг

Тогда полезная удельная работа газа

l = l_рас – l_сж = 657052 - 360310 (2.16)

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

Среднее индикаторное давление определяется как

; (2.17)

Тогда

;

Теоретическая индикаторная мощность четырёхтактного двигателя

; (2.18)

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

m - масса, кг.

D = 207 мм = 0,0207 м - диаметр

S = 254 мм = 0,0254 м – ход поршня

Ni - мощность двигателя.

m = π·D²·S / (4·Vh) (2.19)

v_h = v₁ – v₂; (2.20)

;

m = 3,141∙0,207²· 0,254/ (4∙ 1,233)= 0,034

;

Из этой зависимости следует, что мощность двигателя будет увеличиваться при увеличении среднего индикаторного давления, которое увеличивается при возрастании ε.

2.6. Термический кпд цикла

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

; (2.21)

; (2.22)

По данным таблицы, средняя массовая теплоёмкость абсолютно Сухова воздуха при постоянном давлении, будет равно:

700	1,0605
800	1,0710

Методом интерполяции получим:

Тогда

;

Тогда термический КПД цикла

; (2.23)

;

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 η_t 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

; (2.24)

;

Очевидно, что

;