- •Министерство сельского хозяйства российской федерации
- •Методическое указание
- •Введение
- •1 Цель работы
- •2 Методические указания к выполнению задания
- •3 Циклы тепловых двигателей и установок
- •3.1 Обобщенный цикл теплового двигателя
- •3.2 Циклы поршневых двигателей
- •3.3 Циклы газотурбинных установок
- •3.4 Сравнение циклов
- •4 Задание для самостоятельной работы
- •Библиографический список
3.2 Циклы поршневых двигателей
Двигатели внутреннего сгорания ДВС наиболее распространенный тепловой двигатель в мире. Исключительная роль двигателя внутреннего сгорания в энергетике сельского хозяйства. Они являются источниками энергии тракторов, автомобилей, комбайнов, различных сельскохозяйственных машин и установок, применяемых в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности.
В зависимости от способа подвода теплоты различают три термодинамических цикла ДВС:
1) цикл с подводом теплоты при ν=const (рисунок 2.1а);
2) цикл с подводом теплоты при Р=const (рисунок 2.1б);
3) цикл со смешанным подводом теплоты при ν=const и Р= const (рисунок 2.1в).
По циклу со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера) работают все двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели).
Цикл с подводом теплоты при ν=const (цикл Отто) характерен для двигателей с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые двигатели).
Двигатели, работающие с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля), в настоящее время не находят применение и поэтому не рассматриваются.
Сравнение обобщенного цикла с циклом поршневого ДВС с подводом теплоты при ν=const и Р=const показывает, что в цикле со смешанным подводом теплоты ευ=1, параметр будет равен
так как υ3=υ2 и (υ1/υ2)К=εК ;
Р2/Р1=(υ1/υ2)К =εК и Р4=Р3, Р3/Р2=λ.
Тогда термический кпд обобщенного цикла с учетом полученного соотношения примет вид
. (14)
По термическому кпд цикла оценивается степень совершенства тепловых двигателей.
Работа цикла подсчитывается с учетом термического кпд смешанного цикла
Wц=q1-q2=ηtcмּq1 . (15)
Количество подведенной теплоты q1 подсчитывается по формуле 9, а количество отведенной теплоты с учетом того, что ευ=1 и λр=ρкּλ.
Q2=cυּT1(λּρк-1) (16)
Если цикл с подводом теплоты при υ=const, то ευ=1, ρ=1 формула 14 принимает вид
. (17)
Таким образом, термический кпд цикла со смешанным подводом теплоты зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε, λ, ρ). С увеличением ε, λ и уменьшением ρ, ηt цикла со смешанным подводом теплоты увеличивается.
У цикла с подводом теплоты при υ=const термический кпд зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε).
Одним из важнейших показателей работы двигателей внутреннего сгорания является среднее цикловое давление Рt, определяемое отношением удельной работы цикла WЦ к рабочему объёму цилиндра двигателя (рисунок 2, в).
, (18)
где Vh –рабочий объём цилиндра.
Если в место работы подставим его значение, то получим
, (19)
где ηt определяется по формуле 14 для цикла со смешанным подводом
теплоты.
Для цикла с подводом теплоты при υ=const
, (20)
где ηt определяется по формуле 17.