Пример решения задачи

Определить параметры узловых точек, термический КПД, отведенное тепло q₂, работу в идеальном цикле ДВС с изобарным подводом тепла, если p₁ = 100000 Па, t₁ = 20°C, степень сжатия , подведенное тепло q₂ = 823 Дж/кг.

Цикл Дизеля в тепловой и рабочей диаграммах изображен на рис. 8.2, а.

Рис. 8.2,а. К примеру решения задачи. Цикл Отто в Ts– и pv-диаграммах

Параметры рабочего тела в точке 1:

p₁ = 100000 Па, T₁ = 293°К, м³/кг.

Температуру рабочего тела в точке 2 находим из уравнений адиабатного процесса .

Отсюда T₂ = T₁^k-1 = 293·12,7^0,4 = 810 К.

Давление в точке 2 можно определить из выражений

; ; ;

p₂ = p₁^k = 10000·12,7^1,4 = 3510146 Па.

Удельный объем в точке 2:

м³/кг.

Температуру точки 3 можно определить из уравнения количества подведенного тепла q₁ = c_p(T₃ – T₂).

Откуда К.

Так как процесс 2-3 изобарный, то p₂ = p₃ = 3510146 Па.

Удельный объем в точке 3: м³/кг.

Температуру в точке 4 определяем из уравнения адиабатного процесса 3-4.

К,

где v₄ = v₁ = 0,8409 м³/кг.

Давление в точке 4:

Па.

Количество отведенного тепла

q₂ = c_v(T₃ – T₄) = 713·(1633 – 782) = 606763 Дж/кг.

Работа цикла

l = q₁ – q₂ = 823000 – 606763 = 216237 Дж/кг.

Термический КПД цикла Дизеля:

,

где .

8.1.3 Цикл Тринклера

Цикл Тринклера (или цикл Сабатэ) является гибридом циклов Отто и Дизеля. В нём осуществляется смешанное сгорание (смешанный подвод теплоты). У двигателей работающих по этому циклу имеется форкамера, соединённая с рабочим цилиндром.

Воздух адиабатно сжимаемый в рабочем цилиндре (процесс 1-2), рис. 8.4, сжимается в форкамере, в которую подаётся топливо. Топливо смешивается со сжатым воздухом, воспламеняется, и часть его быстро сгорает в небольшом объёме форкамеры (процесс 2-3). Сгорание части топлива приводит к повышению давления, и поэтому смесь несгоревшего топлива, воздуха и продуктов сгорания проталкивается в рабочий цилиндр. Здесь происходит догорание остатков топлива при приблизительно постоянном давлении, так как этот процесс приводит к перемещению поршня (процесс 3-4).

Рис. 3.4. Цикл Тринклера: а) в рабочей диаграмме; б) в тепловой

После окончания сгорания топлива происходит рабочий ход поршня – адиабатное расширение (процесс 4-5) продуктов сгорания. Затем в процессе 5-1 выполняется выталкивание продуктов сгорания - изохорный процесс отвода тепла q₂. Цикл со смешанным подводом теплоты имеет две части процесса сгорания: сначала теплота подводится в результате быстрого изохорного сгорания части топлива в форкамере, затем осуществляется изобарный процесс медленного догорания остатков топлива в рабочем цилиндре.

В отличие от двигателя Дизеля двигатель Тринклера не нуждается в компрессоре высокого давления для распыла жидкого топлива, которое распыляется струёй сжатого воздуха. И при этом в этом цикле сохраняется преимущество цикла Дизеля, так как часть процесса сгорания – изобарный процесс.

Для определения термического кпд цикла Тринклера используем ранее введенные обозначения:

– степень сжатия

– степень предварительного расширения

– степень последующего расширения ,

так как v₁ = v₅; v₂ = v₃

– степень повышения давления

Пользуясь методикой, использованной при выводах термических кпд циклов Отто и Дизеля, получим

А так как

(8.9)

то подставив значения полученных температур в выражение (8.9) получим

(8.10)

Выражение (8.10) при отсутствии изобарного процесса ( = 1) превращается в уравнение термического кпд цикла Отто, а при отсутствии изохорного процесса ( = 1) превращается в уравнение термического кпд цикла Дизеля.