1.2. Определение параметров двигателя

1.2.1. Результирующая работа цикла

Как было установлено ранее, механическая работа совершается в трёх термодинамических процессах цикла – в политропном сжатии рабочего тела, в процессе адиабатического расширения и в политропном расширении рабочего тела. Результирующая механическая работа цикла – это алгебраическая сумма указанных работ (работа сжатия отрицательна, т.к. она производится окружающей средой над рабочим телом).

5.1

1.2.2. Суммарная тепловая энергия цикла

Во всех термодинамических процессах, составляющих цикл, рабочее тело обменивается энергией в тепловой форме с окружающей средой. В изохорном процессе и в изобарном процессе тепло подводится к рабочему телу. В этих процессах тепловая энергия положительна. В изохорном процессе тепло отводится от рабочего тела и это тепло имеет отрицательный знак. В политропных процессах сжатия и расширения тепловая энергия, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда, может быть и положительной и отрицательной (знак тепловой энергии определяется соотношением показателей политроп и адиабат процессов). Суммарная удельная тепловая энергия, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда за цикл, равна алгебраической сумме значений удельной теплоты во всех термодинамических процессах

5.2 а суммарная полная тепловая энергия равна

, 5.3

где количество молей вещества в одном цилиндре двигателя определяется из уравнения состояния идеального газа 4.2.

Т.к. в курсовом проекте рассчитывается замкнутый термодинамический цикл, то из первого закона термодинамики следует, что результирующая работа цикла равна суммарной тепловой энергии, которой обмениваются рабочее тело и окружающая среда.

1.2.3. Термический коэффициент полезного действия цикла

Удельная тепловая энергия, подведенная к рабочему телу из окружающей среды – , определяется по уравнению 5.2, в котором следует оставить только лишь положительные слагаемые. Тогда, полная тепловая энергия, подведенная к рабочему телу, равна

Термический коэффициент полезного действия цикла рассчитывается на основании определения

5.4

Это значение эффективности цикла можно оценить, сравнивая термические кпд рассчитываемого цикла и цикла Карно, реализованного в этом же диапазоне температур.

1.2.4. Среднее индикаторное давление рабочего тела и индикаторная мощность двигателя

Среднее индикаторное давление рабочего тела – это параметр, который показывает насколько компактным может быть изготовлен двигатель, работающий по принятому циклу. По определению среднее индикаторное давление равно

, 5.5

где – это объём, описываемый поршнем двигателя за один ход.

В соответствии с определением 5.5 среднее индикаторное давление цикла представляет собой количество механической работы, производимой в некотором замкнутом цикле при изменении объёма рабочего тела на единицу.

Индикаторная мощность четырёхтактного двигателя может быть определена по уравнению

, 5.6

в которой

– количество цилиндров двигателя;

– частота вращения коленвала двигателя в об/мин;

– количество совершаемых циклов за 1 секунду в одном цилиндре двигателя.