20. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме называется циклом Отто(1876 г.)

Горючей смесью в цикле Отто является воздух, смешанный с парами бензина или любым другим легко испаряющимся веществом.

На рис. 2 представлена р—v диаграмма двигателя, работающего именно по циклу Отто. Идеализированный замкнутый цикл, термодинамически эквивалентный циклу Отто, состоит из двух адиабат (рис. 2, кривые 1—2 и 3—4) и двух изохор (прямые 2—3 и 4—1). Работа, производимая двигателем за цикл, выражается площадью фигуры 23412.

Так как в этом цикле участвует постоянное количество рабочего тела, то линии впуска и выпуска отсутствуют. Кривая 1—2 соответствует процессу адиабатного (условно без теплообмена) сжатия газа, во время поршень перемещается от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ).

При положении поршня в ВМТ и постоянном объеме v₂ (см. рис. 2, прямая 2—3) осуществляется процесс подвода теплоты q₁ к рабочему телу. При этом давление и температура рабочего тела повышаются.

При движении поршня от ВМТ к НМТ (кривая 3—4) происходит процесс адиабатного расширения газа.

Отвод теплоты (-q₂) от рабочего тела к холодильнику когда поршень находится в НМТ.

Характеристиками цикла являются степень сжатия ε и степень повышения давления λ.

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем газа в процессе сжатия:

, (2.1)

где v₁ — удельный объем газа в начале хода сжатия или полный объ­ем при положении поршня в НМТ; v₂ — удельный объем газа в конце хода сжатия или объем над поршнем при его положении в ВМТ (объем камеры сгорания).

Степень повышения давления показывает, во сколько раз повышается давление газа в результате подвода к нему теплоты при постоянном объеме:

, (2.2)

где р₃ — давление газа в конце подвода теплоты; р₂ — давление газа в начале подвода теплоты.

Так как параметры начального состояния (точка 1) всегда известны, то параметры всех других состояний могут быть выражены через р₁, v₁ и Т₁.

Так как ε и λ выражены через v и р, то и они являются параметрами состояния.

Двигатели, работающие по данному циклу, имеют ε от 6 до 11; λ от 3 до 5.