2.2. Види термодинамічних циклів двз

Термодинамічні цикли ДВЗ можна поділити на дві групи: цикли з неповним та повним розширенням робочого тіла. У кожній із цих груп цикли відрізняються способом підведення теплоти.

За циклами з неповним розширенням робочого тіла працюють поршневі двигуни без наддуву. Ці цикли поділяються на три види: з підведенням теплоти при сталому об'ємі (при V = const) - за цим циклом працюють ДВЗ з іскровим запалюванням (рис. 2.1, а); з підведенням те­плоти при сталому тиску

(при р = const) - за цим циклом працюють компресорні дизелі, в яких впорскування палива в циліндр здійснюється стиснутим повітрям (рис. 2.1, б); із змішаним підведенням теплоти, коли одна частина теплоти Q׳₁ підводиться при сталому об'ємі, а друга Q"₂ -при сталому тиску - за цим циклом працюють безкомпресорні сучасні дизелі (рис. 2.1, в). У всіх трьох циклах теплота відводиться при V = const. У кожному з них: а, с, z , z, b - характерні точки циклу; а-с - адіабатний стиск; c-z - підведення теплоти;

z-b - адіабатне роз­ширення; b-а -відведення теплоти; Q₁ - кількість підведеної теплоти; Q₂ - кількість відведеної теплоти. У циклі зі змішаним підведенням теп­лоти Q₁ = Q₁^׳ + Q"₂

Рис. 2.1. Термодинамічні цикли з неповним розширенням робочого тіла

Цикли з повним розширенням робочого тіла за способом підведен­ня теплоти g, поділяються на два види: з підведенням теплоти при V = const (рис.2.2, а) і при р = const (рис. 2.2, б). В обох випадках тепло­та Q₂ відводиться при р - const. За цими циклами працюють газотур­бінні і реактивні двигуни переривчатої (рис. 2.2, а) і безперервної (рис. 2,2, б) дії.

У ДВЗ із газотурбінним наддувом застосовують цикли з продовже­ним розширенням і відведенням теплоти при сталому тиску. Ці цикли являють собою сукупність циклів з неповним і повним розширенням ро­бочого тіла. Неповне розширення відбувається у циліндрах ДВЗ, а на­ступне повне - у газовій турбіні турбокомпресора. Тому такі ДВЗ нази­вають комбінованими.

У поршневій частині може здійснюватися будь-який з трьох розгля­нутих вище циклів, а у газовій турбіні - або цикл із підведенням теплоти у турбіну за сталого об'єму, або цикл з підведенням теплоти за сталого тиску.

Рис. 2.2. Термодинамічні цикли з повним розширенням робочого тіла

У першому випадку використовують імпульсну газову турбіну, в яку відпрацьовані гази з циліндрів ДВЗ спрямовуються безпосередньо. Тиск газів у міру їх розширення поступово зменшується, у турбіні використо­вується кінетична енергія газів. У циклі ДВЗ із імпульсною турбіною (рис. 2.3, a): s-a - адіабатний стиск у компресорі; а-с - адіабатний стиск у циліндрі ДВЗ; c-z'-z - змішане підведення теплоти; z-b -адіабатне розширення газів у циліндрі ДВЗ; b-f - продовження роз­ширення газів у випускному трубопроводі й газовій турбіні; f-s- від­ведення теплоти при р = const.

Підведення теплоти в газову турбіну здійснюється на ділянці Ь-а при сталому об'ємі.

Рис. 2.3. Термодинамічні цикли ДВЗ із газотурбінним наддувом

У другому випадку відпрацьовані гази надходять у випускний тру­бопровід збільшеного об'єму й подаються з нього у газову турбіну при­близно при сталому тиску. Кінетична енергія газів у турбіні не викорис­товується. У циклі з турбіною сталого тиску (рис. 2.3, б): 5-а -адіабат­ний стиск у компресорі; а-с - адіабатний стиск у циліндрі ДВЗ; с—z'—z -змішане підведення теплоти; z-b -адіабатне розширення в циліндрі ДВЗ; Ь-а - відведення теплоти при v=соnst із циліндра; a-e- підведення теплоти, відведеної з циліндра, у газову турбіну при p=const - адіабатне розширення в турбіні; f-s - відведення теплоти при p=const.