Т.3. Розрахунок процесів дійсних циклів двз Ключові слова та поняття

Ступінь наддуву

Коефіцієнт наповнення

Вхідна інформація

Приступаючи до вивчення даної теми, ВАМ необхідно відновити в пам’яті знання з минулих періодів навчання:

• з курсу «Теоретичні основи теплотехніки»: цикли ДВЗ, цикли газотурбінних двигунів, методика розрахунку процесів згоряння, коефіцієнт надлишку повітря, режими згоряння палив, самозаймання та запалювання пальної суміші;

• з курсу «Основи газової динаміки»: витікання та дроселювання газів.

Зміст теми

§ 1. Порівняння ідеальних циклів з реальними

§ 2. Процес впуску

§ 3. Процес стиску

§ 4. Процес згоряння

§ 5. Процес розширення

§ 6. Процес випуску

Тематичний зміст

§ 1. Порівняння ідеальних циклів з реальними

Згадаємо, що до замкнутих теоретичних (ідеальних) ДВЗ належать цикли (рис. 1): Отто (з ізохорним підведенням теплоти), Дизеля (з ізобарним підведенням теплоти) та Трінклера (він же — цикл Сабате, він же — цикл Трінклера-Сабате, він же — цикл Сабате-Трінклера, він же — цикл Зайлігера, він же — цикл з ізохорним та ізобарним (змішаним) підведенням теплоти). Вони дають наочне представлення про протікання процесів у реальних двигунах, якісних залежностях основних показників цих двигунів від різних параметрів циклів. У той же час кількісні значення параметрів реальних циклів дуже далекі від них у силу цілого ряду причин. Серед них, у першу чергу, необхідно відзначити наступні:

1. Теплоємність робочого тіла не постійна, як це приймається при розгляді ідеальних циклів, а істотно змінюється зі зміною складу і температури робочого тіла.

2. Процес згоряння палива в ДВЗ відбувається за досить складними законами і супроводжується інтенсивним теплообміном.

3. Безупинний інтенсивний теплообмін через стінки, головку циліндрів, поршні й інші елементи конструкції.

4. Наявність процесів газообміну, тобто впуску і випуску робочого тіла.

5. Наявність витоків робочого тіла.

6. Наявність підігріву повітря, що надходить у двигун.

Деякі з перелічених факторів вдається врахувати при розгляді дійсних циклів, що іноді називають «розімкнутими». Ці цикли, у порівнянні з ідеальними, значно більшою мірою відображають параметри реальних двигунів, оскільки вони враховують наступні фактори:

1. Процеси впуску і випуску (зміни температури і тиску робочого тіла, а також гідравлічні втрати при цьому не враховуються).

2. Зміну складу робочого тіла протягом протікання циклу, а також його теплоємності зі змінами температури.

3. Залежність показників адіабат стиску і розширення від середньої теплоємності.

4. Процес згоряння палива, а також зміну молекулярного складу робочого тіла.

5. Втрати теплоти від хімічної неповноти згоряння палива, а також на підігрів залишкових газів і надлишкового повітря.

Реальні цикли ДВЗ з примусовим запалюванням та дизеля зображені на рис. 2.

Цикл Отто	Цикл Дизеля	Цикл Трінклера
Рис. 1. Ідеальні цикли ДВЗ.

а	б
Рис. 2. Реальні цикли ДВЗ з примусовим запалюванням (а) та дизеля (б).

У даний час розроблені методики розрахунку подібних циклів, однак, досить надійні і достовірні результати теплового розрахунку дають тільки напівемпіричні методики теплового розрахунку, що враховують результати експериментальних досліджень, накопичений досвід конструювання, виготовлення й експлуатації двигунів. У них розрахунок параметрів і характеристик ДВЗ здійснюється на основі детального аналізу процесів газообміну, стиску, сумішоутворення і згоряння, розширення.