1. Расчет параметров индикаторной диаграммы двс

   1. Политропное сжатие.

Политропное сжатие осуществляется в поршневом двигателе при движении поршня от нижней до верхней мертвой точки.

Необходимо определить все параметры рабочего тела в точке 1 – начале политропного сжатия (рис. 1) Удельный объем рассчитывается по уравнению газового состояния

, м³/кг, (1)

где R = 8314 Дж/кг.К– универсальная газовая постоянная,

 = 29 – молекулярный вес воздуха, кг/Кмоль,

Р₁ , Т₁ – давление, МПа, и температура, К – исходные данные

Определение параметров рабочего тела в конце политропного сжатия – точке 2 осуществляется по формуле политропного процесса

, (2)

где n₁ – показатель политропы сжатия – исходные данные.

Преобразуем выражение (2)

. (3)

Однако v₁/v₂ =  - степень сжатия (исходные данные), поэтому удельный объем рабочего тела во второй точке (конец сжатия)

, м³/кг. (4)

Давление рабочего тела во второй точке

, Па. (5)

Температура рабочего тела определится исходя из уравнения газового состояния (1).

Теплоперепад в процессе политропного сжатия определится из выражения

, кДж/кг (6)

Отрицательное значение теплоперепада не должно вызывать вопросов, поскольку работа при сжатии затрачивается.

Удельная работа политропного сжатия

, кДж/кг. (7)

Построение кривой 1-2 (рис. 1) должно производиться как минимум по трем точкам. Давление рабочего тела в промежуточных точках определяют из выражения

, (8)

где v_пр – промежуточное значение удельного объема, выбирается произвольно между точками 1 и 2.

2. Изохорный подвод теплоты

Изохорный подвод теплоты осуществляется в цилиндре ПДВС. Он подлежит расчету, если в исходных данных дана степень повышения давления . Если дана лишь степень предварительного расширения , то этот подраздел необходимо пропустить, если даны обе величины, следует считать сначала изохорный процесс, затем изобарный.

Изохорный подвод теплоты представлен прямой 2 - 3 на рис. 1.

Давление рабочего тела в третьей точке (конец изохорного нагрева)

, Па. (9)

Температура рабочего тела определится из уравнения газового состояния (1).

(14)

Теплоперепад в изохорном процессе определится из выражения

, кДж/кг (10)

Удельная работа изохорного процесса

, кДж/кг. (11)

3. Изобарный подвод теплоты

Изобарный подвод теплоты осуществляется в цилиндре ДВС, он подлежит расчету, если в исходных данных есть степень предварительного расширения , если этого показателя нет, подраздел необходимо пропустить.

Изобарный подвод теплоты изображен прямой 3-4 на рис.1.

Удельный объем рабочего тела в четвертой точке (конец изобарного нагрева)

, м³/кг (12)

Температура рабочего тела определится из уравнения газового состояния (1).

Теплоперепад в изобарном процессе определится из выражения

, кДж/кг (13)

Удельная работа изобарного процесса

, кДж/кг. (14)

4. Политропное расширение

Политропное расширение осуществляется в цилиндре ДВС и называется рабочим тактом. Поршень при этом перемещается от верхней мертвой точки к нижней. Если рабочее тело из цилиндра ДВС удаляется в атмосферу, процесс 5-1 считать не нужно, поскольку энергия адиабатного расширения теряется безвозвратно, поэтому необходимо подсчитать потерю энергии, то есть принять условно, что процесс 5-1 изохорный.

Давление рабочего тела в конце рабочего такта в цилиндре ДВС рассчитывается по формуле политропного процесса

, Па (15)

где n₂ – показатель политропы расширения – исходные данные.

Температура рабочего тела определится из уравнения газового состояния (1).

Теплоперепад в процессе политропного расширения определится из выражения

, кДж/кг (16)

Удельная работа политропного расширения

, кДж/кг. (17)

Потеря теплоты при удалении рабочего тела из цилиндра ДВС в атмосферу

, кДж/кг (18)