3.6. Цикл со смешанным подводом теплоты

Термодинамический цикл ПДВС со смешанным , т.е. с изохорно-изобарным подводом теплоты, или иначе цикл Сабатэ-Тринклера изображен на рис.

Рис. Смешанный цикл на vp и Ts – диаграммах

Двигатель, реализующий действительный цикл со смешанным подводом на практике называют безкомпрессорный дизель, поскольку топливо подается в цилиндр не сжатым воздухом 50-60 бар, а впрыскивается в нагретый сжатием воздух с помощью насоса высокого давления и форсунки под значительно высоким давлением, достигающим в современных дизелях 2000 и более бар.

В рассматриваемом термодинамическом цикле теплота подводится в два этапа: по изохоре az’ и равная q₁’ и по изохоре z’z равная q₁’’, а отводится как и в рассматриваемых предыдущих случаях по изохоре ba и равна q₂.

Поскольку

, а , то

(1)

(2)

Как видно из формулы (1) p_t увеличивается в первую очередь с увеличением p_a и ε и в меньшей степени от других параметров процесса.

Как видно из (2) термический КПД данного цикла увеличивается как и с повышением ε и k (как и в первых двух рассмотренных циклах), так и с увеличением степени повышения давления λ, уменьшается же термический КПД с повышением степени предварительного расширения ρ.

Если обозначить отношения через q₁’/q₁ через х, т.е. определить таким образом долю теплоты подведенную по изохоре ко всему подведенному теплу, то можно отметить следующее: эта доля х может принимать значения от 0 до 1. При х=0, λ=1 вся теплота подводится в изобарном процессе, т.е. цикл со смешанным подводом теплоты превращается в цикле с изобарным подводом теплоты и формулы для η_t и р_t приобретают вид соответственно () и ().

При х=0, ρ=1 вся теплота подводится в изохоном процессе, т.е. рассматривваемый цикл превращается в цикл с изохорным подводом теплоты и формулы для η_t и р_t приобретают вид соответственно () и (). Таким образом, циклы с изохорным и изобарным подводом теплоты являются частными случаями цикла со смешанным подводом теплоты.

Расчеты показывают, что начиная с х=0,6 η_t смешанного цикла с точностью до 2% становится равным η_t цикла с подводом теплоты при постоянном объеме. Это приводит к тому, что если дальше увеличивать х, а соответственно увеличивается и λ , то это приведет, не давая заметного выигрыша в значении η_t , лишь к увеличению максимального давления цикла ρ_z. Поскольку , поэтому на практике в действительных циклах безкомпрессорных дизелей значения λ и ρ находятся в следующих пределах λ=1,8÷2,4 (наиболее приемлемое значение 2,1) и ρ=1,2÷1,8.

3.7. Сравнение термодинамических циклов пдвс.

Исследования показывают, что при одинаковых значениях ε и одинаковом рабочем теле наиболее экономичным является цикл с изохорным подводом теплоты, поскольку подвод теплоты в этом цикле

49