1.2.5. Цикловой расход топлива, цикловой расход воздуха и коэффициент избытка воздуха

Принимая низшую теплотворную способность (теплоту горения) дизельного топлива равной и используя известные соотношения между единицами энергии, получим расход топлива в одном цилиндре двигателя за один цикл (цикловой расход топлива)

5.7

Количество воздуха, наполняющего один цилиндр двигателя за один цикл, определится из простейшего соотношения

, 5.8

где – молекулярная масса воздуха, а – количество молей воздуха в одном цилиндре двигателя.

Учитывая, что для полного сгорания 1 килограмма дизельного топлива необходимо килограмм воздуха [2], запишем соотношение для коэффициента избытка воздуха

5.9

Коэффициент избытка воздуха чрезвычайно важный параметр двигателя, от которого в значительной мере зависят горение топлива, экологические характеристики двигателя и его компактность.

1.2.6. Расход топлива двигателем, мощность двигателя и его удельный расход топлива

Расход топлива – , 5.10

где – количество циклов, совершаемых рабочим телом во всех цилиндрах двигателя за 1 час.

Мощность двигателя определим с учётом его механического коэффициента полезного действия и полагая, что полнота наполнения цилиндров двигателя рабочим телом учтена значением давления воздуха в начале процесса сжатия.

5.11

Механический коэффициент полезного действия примем в соответствии с рекомендациями [2] равным .

По определению удельный расход топлива двигателя равен

5.12

1.3. Индикаторная и тепловая диаграммы цикла

Индикаторная диаграмма цикла – это графическое изображение термодинамического цикла в координатах давление – объём рабочего тела ( диаграмма). В разделе 4 методического пособия приведены аналитические зависимости, связывающие между собой параметры состояния рабочего тела во всех составляющих цикл термодинамических процессах. Аналитические связи получены в том числе и для параметров давление – объём рабочего тела. Эти зависимости совместно с исходными данными – параметры рабочего тела в начальной точке, степень сжатия, степень повышения давления и степень предварительного расширения позволяют графически изобразить индикаторную диаграмму цикла. Необходимые выкладки и образец индикаторной диаграммы приведены в примере курсового проекта.

Из изложенного ясно, что существуют две возможности графического построения индикаторной диаграммы. Первая возможность – это построение аналитических кривых зависимостей давления рабочего тела от его объёма для каждого составляющего цикл термодинамического процесса с помощью какого-либо современного графического пакета (Hyper Mesh, AGrapher, MathCad, AutoCAD и т.д.).

Вторая возможность – это построение диаграмм по предварительно рассчитанным координатам давление – объём рабочего тела в отдельных точках термодинамических процессов. Для этого объём рабочего тела в каждом термодинамическом процессе разделяется на ряд промежутков и на границах всех промежутков рассчитывается давление рабочего тела. По полученным точкам строится индикаторная диаграмма цикла.

В примере курсового проекта индикаторная диаграмма построена по аналитическим кривым. Вместе с тем, приведен и пример построения диаграммы по отдельным точкам.

Тепловая диаграмма цикла – это графическое изображение термодинамического цикла в координатах температура – энтропия рабочего тела ( диаграмма). Всё сказанное в этом разделе относительно методики построения индикаторной диаграммы в равной мере относится и к построению тепловой диаграммы. Отличие состоит лишь в следующем. Аналитические зависимости в разделе 4 методического пособия позволяют рассчитать изменение энтропии в каком-либо термодинамическом процессе или на участке этого процесса. Изменение энтропии можно отсчитывать, начиная, например, от начальной точки процесса. Изменение энтропии в последующем процессе (по порядку его исполнения в цикле – по ходу часовой стрелки) следует отсчитывать от значения энтропии в конечной точке предыдущего термодинамического процесса.

Также как и индикаторная диаграмма, в примере курсового проекта тепловая диаграмма построена по аналитическим кривым. Вместе с тем приведен и пример построения диаграммы по отдельным точкам.