книги из ГПНТБ / Термодинамические основы теории тепловых машин учеб. пособие

Термический к. п.д. этого цикла можно написать также через отношение площадей на диаграмме Т—-S (рис. 50), выражающих соответствующие количества тепла,

Рис. 50

В соответствии с формулой (150) термический к. п.д. цикла с 'подводом тепла при V — const возрастает с увеличением степени сжатия s и показателя адиабаты к.

Если в формуле (150) заменить г*-1 через отношение

Тс

(а следовательно, и отношение средних температур на участках от­ вода и подвода тепла) уменьшается, то повышается.

Аналогичным образом проявляется и влияние показателя адиа­ баты k (уменьшение тсѵ ). Увеличение k при сохранении е и \Q X

Повышение степени сжатия в двигателях, работающих по циклу с подводом тепла при V —■const, ограничивается опасностью дето­ нации.

§ 3. ЦИКЛ С ПОДВОДОМ ТЕПЛА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

На рис. 53 и 54 представлены диаграммы р— V и Т—S цикла с гподводом тепла к рабочему телу при р=> const.

Через отношение площадей на диаграмме Т—5 (см. рис. 54)'

Из формулы (151) видно, что термический к. п. д. цикла с под­ водом тепла при р = const увеличивается с повышением степени сжатия в и с уменьшением степени предварительного расширения р.

ренного выше цикла, возрастанием средней температуры на участке подвода тепла и соответственно уменьшением отношения средних, температур на участках b—а и с—г.

150

Влияние р на t\f при сохранении з иллюстрируется рис. 56. Увеличение термического к. п. д. при переходе от цикла а—с—z— Ь—а к циклу а—с—z'—Ь'—а, имеющему меньшую величину р, обусловлено уменьшением отношения средних температур на соот­ ветствующих участках отвода и подвода тепла.

пл. 1 — c — z’ — 2 — 1 > Ч / = пл. 1 -с — 2 — 3 — 1

Высокие степени сжатия в дизелях обусловливают сравнитель­ но высокую их экономичность и обеспечивают надежное самовос­ пламенение топлива. Величина г в двигателях этого типа ограни­ чивается возрастанием давлений рабочего тела и соответственно на­ грузок на детали кривошипного механизма.

§4. СМЕШАННЫЙ ЦИКЛ

Всмешанном цикле тепло к рабочему телу подводится сначала

при V = const и затем при р = const. Диаграммы р— V и Т—S цик­ ла показаны на рис. 57 и 58.

151

р

152

Tb

153

Из формулы (152) следует, что термический к. н.д. смешанного цикла возрастает с увеличением г и X и с уменьшением р.

Влияние е и р на t\t смешанного цикла в принципе такое же, что и для рассмотренных выше циклов.

Влияние степени повышения давления X на t\t смешанного цикла при неизменных величинах е и AQ2 показано на рис. 59. Как видно, увеличение X приводит к уменьшению р и повышению rlt.

Действительно,

пл. 1 — a — b — 2 — 1

пл. 1 — с — у — z ~ 2 — 1

§ 5. СРАВНЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Для сравнения рассмотренных циклов воспользуемся диаграм­ мой Т—S, в которой, как уже отмечалось, наглядно (в виде соот­ ветствующих площадей) может быть представлено количество под­ водимого и отводимого тепла.

На рис. 60 изображены цикл а—с—z"—b—а с подводом тепла при V = const, цикл а—с—z—Ь—а с подводом тепла при р = const и цикл а—с—у —z'—Ь—а со смешанным подводом тепла при усло­ вии, что s и Д(?2 для всех циклов одинаковы.

Из рисунка видно, что при одинаковых степенях сжатия наибо­ лее экономичен цикл с подводом тепла при К-=эconst, так как в

154

этом случае подвод тепла осуществляется при наиболее высокой температуре и сообщенное рабочему телу тепло обладает наиболь­ шей начальной работоспособностью. Наименьший термический к.п. д. в этом случае имеет цикл с подводом тепла при р =■ const.

Однако сравнение циклов при одинаковых степенях сжатия не соответствует действительным условиям работы двигателей. По­ этому циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания целесо­ образно сравнивать при одинаковых максимальных температурах

(рис. 61).

Очевидно, что в этом случае наибольшая степень сжатия, а сле­ довательно, и наибольший термический к. п. д. будут соответство­ вать циклу с подводом тепла при р =>const, а цикл с подводом теп­ ла при V — const окажется наименее экономичным.

Из диаграммы Т—5 видим, что

155

пл. 1 — a — b — 2 — 1

пл. 1 — с' —у — z — 2 —l > 'Ч*ѵ

пл. 1 — а —b —2 — 1

1 -

пл. 1 — c — z — 2 — 1

Поскольку в реальных условиях смешанный цикл и цикл с под­ водом тепла при р — const осуществляются с одинаковыми степе­ нями сжатия, то максимальная температура и термический к. п. д. смешанного цикла оказываются более высокими.

Следует иметь в виду, что в тех случаях, когда процессы сжатия и расширения — политропические и теплоемкость рабочего тела не остается постоянной, необходимо пользоваться формулами соотно­ шений параметров для политропического процесса, а к. п. д. цикла

AQi

AQi и AQ.2 следует понимать суммарные количества соответствен­ но подведенного и отведенного тепла в течение цикла.

§ 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА

Работу, совершаемую газом внутри цилиндра за цикл, назовем цикловой и обозначим через Эта работа, как известно, изображается площадью диаграммы р— V цикла (рис. 62).

156