3.5. Параметри процесу стиску

Процес стиску характеризується показником політропи стиску, температурою, тиском, теплоємністю робочого тіла у процесі стиску.

Величина показника політропи стиску n₁ визначається на основі дослідних даних залежно від ступеня стиску і температури в кінці процесу стиску Т_а. Для автотракторних двигунів n₁=(к₁– 0,01)…(к₁ – 0,04), де к₁ – показник адіабати стиску, який залежить від ε і Т_а. Визначається з номограми (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Номограма для визначення показника адіабати стиску к₁

Для дизелів n₁=(к₁ +0,02)…(к₁ – 0,02).

Тиск в кінці процесу стиску визначається за формулою:

р_с = р_а· , МПа. (3.33)

Температуру робочого тіла в кінці процесу стиску визначається за формулою:

Т_с=Т_а· К. (3.34)

Значення величин р_с і Т_с для автомобільних двигунів внутрішнього згоряння знаходяться у межах р_с = 0,9…2,0 МПа, Т_с=600…800 К.

Визначається середня мольна теплоємність робочої суміші. Розрізняють дійсну і середню мольні теплоємності. Дійсна мольна теплоємність – це кількість теплоти, необхідна для підвищення одного кіломоля газу на черговий градус, а середня мольна теплоємність – кількість теплоти для підвищення температури на один градус в інтервалі температур t₀…t₁ (градуси Цельсія, t_c=T_c– 273 ⁰C). Теплоємності визначають при сталому об’ємі mс _v або при сталому тиску mс_p.

Середня мольна теплоємність суміші залишкових газів при сталому об’ємі, що складається з декількох компонентів, визначається за формулою:

, кДж/(кмоль·К), (3.35)

де r_i – доля компонентів, що складають суміш газів; – їх мольна теплоємність.

Формули для визначення середніх мольних теплоємностей компонентів суміші залежно від температури у градусах Цельсія наведено в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Середні мольні теплоємності для газів

Найменування газу	Формула для визначення mcv залежно від температури
	-	від 0 до1500С	від 1501 до2800С
Повітря	-	20,6+0,002638· t	22,387+0,00145· t
Кисень	O2	20,930+0,004641 ·t-0,00000084· t2	23,723+0,00155· t
Нітроген (азот)	N2	20,398+0,0025· t	21,951+0,001457 ·t
Гідроген (водень)	H2	20,684+0,000206· t+0,000000588 ·t2	19,678+0,001758·t
Окись вуглецю	CO	20,597+0,00267· t	22,49+0,001430 ·t
Вуглекислий газ	CO2	27,941+0,019· t- 0,0000055· t2	39,123+0,003349 ·t
Водяна пара	H2O	24,953+0,005359 ·t	26,67+0,004438 ·t

Середня мольна теплоємність в кінці процесу стиску при сталому об’ємі для залишкових газів визначається з урахуванням частки та теплоємностей її складових за наступною формулою (кДж/(кмоль·К)):

.(3.36)

Інколи для визначення використовують спеціальні таблиці, з яких, залежно від t_c і α, методом інтерполяцій знаходять середню мольну теплоємність залишкових газів (додаток А).

Cередня мольна теплоємність робочої суміші (свіжий заряд + залишкові гази) визначається за формулою (кДж/(кмоль·К)):

, (3.37)

де , – відповідно середня мольна теплоємність свіжого заряду (повітря) і залишкових газів.

У розрахунках часто визначають середню мольну теплоємність заряду (повітря) без урахування впливу залишкових газів. В такому випадку для бензинових двигунів і дизелів при визначенні середньої мольної теплоємності використовують формулу [1]:

, кДж/(кмоль·К). (3.38)

Отримані середні значення теплоємності робочої суміші повинні знаходитись у межах = 20…25 кДж/(кмоль·К).

Для розрахунку робочих процесів двигунів внутрішнього згоряння використовують середні мольні теплоємності при постійному тиску mс_р та об’ємі mс_v. Між ними існує залежність mc_p – mc_v =8,315 кДж/ кмоль·град.

Визначається кількість молів залишкових газів (кмоль):

(3.39)

Визначається кількість молів газів в кінці процесу стиску до згоряння(кмоль):

М_с = М₁+М_г. (3.40)