4.8. Циклы двигателей внутреннего сгорания

Принцип действия ДВС. Циклы с изохорным и изобарным подводом теплоты. Цикл со смешанным подводом тепла; изображение циклов на vP- и sT-диаграммах. Термодинамические и эксергетические КПД циклов ДВС. Сравнительный анализ термодинамических циклов ДВС.

Литература: [1], гл. 17; [3], гл. VII; [4], гл. 13.

Методические указания

Технические процессы, протекающие с большими скоростями можно рассматривать как адиабатные как при расширении, так и при сжатии. При рассмотрении индикаторных диаграмм двух- и четырехтактных двигателей нужно помнить, за сколько рабочих ходов в том и другом двигателе совершается полный цикл. Необходимо уметь изображать индикаторные диаграммы двух- и четырехтактных двигателей в vP- и sT-координатах, знать, из каких термодинамических процессов состоят индикаторные диаграммы и каковы приблизительно давления и температуры в точках начала и конца каждого процесса. Следует хорошо уяснить, почему ДВС со смешанным подводом тепла нашли широкое применение.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте конструкцию двухтактного двигателя внутреннего сгорания.

2. Опишите устройство четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

3. Вычертите индикаторную диаграмму двухтактного двигателя в vP-координатах. Расскажите, из каких процессов состоит цикл ДВС. Приведите параметры (давление, температура) в точках начала и конца каждого процесса.

4. Что такое среднее индикаторное давление ДВС?

5. Каковы удельные расходы топлива на двухтактные и четырехтактные двигатели?

6. Циклы каких двигателей имеют изохорный отвод тепла и почему?

7. Чем ограничивается степень сжатия у различных типов ДВС и чем она определяется?

8. Как классифицируются теоретические циклы ДВС?

9. Изобразите идеальный цикл с подводом тепла при постоянном давлении и постоянном объеме на vP-диаграмме.

10. Приведите термический КПД цикла теплового двигателя, проанализируйте его.

11.Проведите эксергетический анализ КПД четырехтактного двигателя.

4.9. Циклы газотурбинных установок (гту)

Принцип действия. Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты. Регенеративные циклы. Изображение циклов на vP- и sT-диаграммах. Термические и энергетические КПД циклов ГТУ.

Литература: [1], гл. 18; [3], гл. VIII; [4], гл. 14.

Методические указания

Принципиальное отличие циклов ГТУ от циклов ДВС заключается в механизме отвода теплоты. В ГТУ происходит полное расширение газа до давления окружающей среды, в то время как в ДВС газы выбрасываются из цилиндров с давлением, которое в 2...4 раза больше атмосферного.

Термический КПД растет с увеличением степени сжатия. Студенты должны знать методы повышения термического КПД ГТУ.

Необходимо внимательно изучить циклы ГТУ с различным подводом теплоты по vP- и sT-диаграммам и научиться проводить их анализ. Следует знать, что регенерация тепла в циклах ГТУ, ступенчатое сжатие и ступенчатый подвод теплоты приближают цикл ГТУ к обобщенному циклу Карно, а также уметь изобразить это на vP- и sT-диаграммах.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите преимущества и недостатки ГТУ по сравнению с ДВС.

2. Вычертите принципиальную схему ГТУ с подводом теплоты при P=const и изобразите цикл на vP- и sT-диаграммах.

3. Что такое внутренний относительный КПД ГТУ?

4. Назовите источники тепла ГТУ.

5. Каковы пути повышения теоретического КПД ГТУ?

6. Как осуществляется регенеративный теплообмен в ГТУ?

7. Как определяется эффективный КПД ГТУ?

8. Проведите эксергетический анализ ГТУ.

9. Назовите примеры применения ГТУ на судах флота рыбной промышленности.