1.9. Термодинамические циклы комбинированных двс

Применяемые на морском флоте главные дизели и дизель-генераторы работают по циклу с предварительным сжатием воздуха в турбокомпрессорах и дополнительным последующим расширением продуктов сгорания в газовой турбине и отводом теплоты с газами при p = cоnst. Кроме того, в цикле предусмотрено промежуточное охлаждение воздуха в охладителе перед поступлением в цилиндры. Такой цикл реализуется в судовом дизеле с газотурбинным наддувом, состоящем из поршневого двигателя и систем турбин, компрессоров и охладителей воздуха. В таких двигателях, которые часто называют комбинированными, осуществляется сжатие воздуха сначала в компрессорах, затем в цилиндрах.

Теоретический цикл, приведенный на рис.7, характерен для рабочих циклов судовых двигателей с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха. На диаграмме отдельные линии обозначают следующие процессы (в скобках – соответственно процессы в действительном цикле):

1 – 2 – предварительное внецилиндровое адиабатное сжатие идеального газа (политропное сжатие воздуха, поступившего из окружающей среды, в турбокомпрессоре);

2 – 3 – отвод теплоты Q при p = cоnst от адиабатически сжатого идеального газа вне цилиндра (промежуточное охлаждение воздуха в охладителе наддувочного воздуха при p = cоnst с отводом теплоты Q в охлаждающую забортную воду);

Рис. 7. Цикл комбинированного дизеля

3 – 4 – адиабатное сжатие идеального газа ( политропное сжатие заряда воздуха в цилиндре до давления p₄ = p_с, где p_с – давления сжатия, соответствующее минимальному объему рабочего тела);

4 – 5 – подвод теплоты Q при V = cоnst (сгорание впрыснутого в цилиндр топлива при постоянном объеме);

5 – 6 – подвод теплоты Q к идеальному газу при p = cоnst (сгорание топлива в цилиндре дизеля при p_Ζ = p_max = cоnst, где p_Ζ – максимальное давление рабочего цикла);

6 – 7 – адиабатное расширение идеального газа (политропное расширение продуктов сгорания – газов в цилиндре двигателя с совершением работы, т. е. рабочий ход поршня);

7 – 8 – отвод теплоты Q при V = cоnst (процесс выпуска газов из цилиндра в коллектор при V_7-8 = V_В = cоnst, где V_В – объем цилиндра в начале выпуска газов);

8 – 9 – подвод теплоты Q при p = cоnst (часть кинетической энергии выпускных газов в выпускном коллекторе переходит в тепловую энергию, что повышает температуру газов перед газовой турбиной; происходит как бы подвод теплоты Q к рабочему телу при p_8-9 = p_т = cоnst, где p_т − давление газов перед турбиной);

9 – 10 – адиабатное расширение газов (расширение газов в газовой турбине при начальном давлении p_8-9, равном давлению p_т);

10 – 1 – отвод теплоты Q к холодному источнику согласно второму закону термодинамики (отвод теплоты отработавших в турбине выпускных газов в окружающую среду или утилизирующие теплоту устройства).

8 вопрос Анализ термодинамического КПД Циклов ОТТо, Дизеля, Тринклера.

Сравнение термического к.п.д. цикла Тринклера с термическими к.п.д. циклов Отто и Дизеля показывает, что при одинаковых степенях сжатия  (рис. 6, а)

,

а при одинаковых максимальных температурах цикла Т₃ (рис. 6, б):

.

Указанные соотношения наглядно объясняются Т - s диаграммой

(рис. 6).

а) б)

Рис. 6. Сравнение циклов: а)при одинаковой степени сжатия;	б) при одинаковой максимальной температуре цикла

Так для всех трех циклов теплота q₂ равна и в координатах Т-s соответствует площади а-1-4-б-а. Работа цикла, которая соответствует площади, ограниченной линиями процессов цикла, у всех циклов разная. При одинаковой степени сжатия она максимальная у цикла Отто, а при одинаковой наибольшей температуре цикла она максимальна у цикла Дизеля.