6.2.2 Циклы двс с подводом теплоты при постоянном давлении
Двигатели, в основу которых положен цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (с постепенным сгоранием), имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями, работающими по циклу с подводом теплоты при постоянном объёме. Они связаны с тем, что в двигателях с постепенным сгоранием осуществляется раздельное сжатие топлива и воздуха. Поэтому здесь можно достигать более высоких степеней сжатия (ε =15 ...20).
Кроме того, раздельное сжатие топлива и воздуха позволяет использовать любое жидкое
топливо – нефть, мазут и др.
В двигателях с постепенным сгоранием топлива воздух сжимается в цилиндре, а жидкое
распыляется сжатым воздухом от компрессора. Постоянство давления при горении топлива обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки.
Рис. 4.3 Термодинамический цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении:
а) наp-w- диаграмме;б) наT –s– диаграмме.
Процесс подвода теплоты к рабочему телу принимается изобарным.На рис.4.3 показан
процесс на p –w-диаграмме и наT-s- диаграмме
Сравнение циклов, показанных на рис.4.2 и 4.3, свидетельствует о том, что в цикле с подво-дом теплоты при постоянном давлении λ=1, поэтому выражение (4.22) получает вид
,
(4.24)
где
-
степень предварительного расширения
.
Полученная формула показывает, что термодинамический КПД рассматриваемого цикла
увеличивается при возрастании степени сжатия и уменьшается при возрастании степени
предварительного расширения.
4.3 Холодильные установки. Общие положения
Холодильные установки для получения низких температур можно разделить на три
группы:
а)установки для умеренного охлаждения ( до минус 180оС);
б) установки для выработки глубокого холода ( до минус 270оС);
в) установки для достижения сверхнизких температур (ниже 270оС).
Установки для получения глубокого холода получили применение в экспериментальной технике, а также для разделения газовых смесей и широко используется для сжижения газов, т.к. газы имеют низкую нормальную температуру конденсации. Например:
метан (болотный или рудничный газ) СH4 – tк=-162оС;
кислород О2 - tk = -183оС;
азот N2 – tk = -196оС. В земной атмосфере содержится 78%N2.
Сжижённые газы легко транспортабельны. Многие газы, получаемые при низкотемпературном разделении, потребляются в огромных количествах: кислород- для интенсификации процессов производства чугуна и плавки стали (кислородное дутьё), азот – для получения химических удобрений; метан – для производства пластмасс ; водород – как высококалорийное топливо (в ракетной технике).
Основным назначением холодильных машин является выработка искусственного холода
или отвод тепла от охлаждаемого тела. При помощи холодильных установок можно понижать температуру различных объектов или в ограниченных объёмах поддерживать более
низкую температуру по сравнению с температурой окружающей среды.
Роль холодильных машин в промышленности и народном хозяйстве в настоящее время весьма значительна. Холодильные установки стали зачастую неотъемлемым оборудованием пищевых предприятий, мощным средством для интенсификации процессов в различных отраслях техники: в химической промышленности – при производстве пластмасс и искусственных волокон; на транспорте, особенно в авиации – в системах кондиционирования воздуха; в машиностроении – для низкотемпературной термической обработки металлов; в строительстве – для замораживания грунтов; сейчас холод начинает широко применяться для кондиционирования воздуха в театрах, гостиницах, ресторанах, в цехах промышленных предприятий, а также в медицине и медицинской промышленности, в быту, на торговых базах, в магазинах и т.д.