Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Исследование работы реального поршневого двигателя целесообразно производить по так называемой индикаторной диаграмме (снятой с помощью специального прибора - индикатора). Индикаторная диаграмма двигателя, работающего со сгоранием топлива при постоянном объеме, представлена на рис. 9.1.
Рис. 9.1
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней происходит всасывание горючей смеси (линия 0-1). Эта линия не является термодинамическим процессом, так как основные параметры при всасывании не изменяются, а изменяются только масса и объем смеси в цилиндре. Кривой 1-2 (линия сжатия) изображается процесс сжатия (поршень движется от нижней мертвой точки к верхней). В точке 2 от электрической искры происходит мгновенное воспламенение горючей смеси (при постоянном объеме). Этот процесс изображается кривой 2-3. В ходе этого процесса температура и давление резко возрастают. Процесс расширения продуктов сгорания на индикаторной диаграмме изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. В точке 4 происходит открытие выхлопного клапана, и давление в цилиндре уменьшается до наружного давления. При дальнейшем движении поршня (от нижней мертвой точки к верхней) через выхлопной клапан происходит удаление продуктов сгорания из цилиндра при давлении несколько большем давления окружающей среды. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 4-0 и называется линией выхлопа.
В данном случае рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (такта). Коленчатый вал делает за это время два оборота. В связи с чем рассмотренные двигатели называются четырехтактными.
Из анализа работы реального двигателя видно, что рабочий процесс не является замкнутым и в нем присутствуют все признаки необратимых процессов: трение, теплообмен при конечной разности температур, конечные скорости поршня и проч.
Так как в термодинамике исследуются лишь идеальные обратимые циклы, то для исследования цикла ДВС примем следующие допущения: рабочее тело -идеальный газ с постоянной теплоемкостью; количество рабочего тела постоянно; между рабочим телом и источниками теплоты имеет место бесконечно малая разность температур; подвод теплоты к рабочему телу производится не за счет сжигания топлива, а от внешних источников теплоты. То же самое справедливо и для отвода теплоты.
Принятые допущения приводят к изучению идеальных термодинамических циклов ДВС, что позволяет производить сравнение различных двигателей и определять факторы, влияющие на их кпд. Диаграмма, построенная с учетом указанных выше допущений, будет уже не индикаторной диаграммой двигателя, a pv - диаграммой его цикла.
Рассмотрим идеальный термодинамический цикл ДВС с изохорным подзолом теплоты. Цикл pv - координатах представлен на рис. 9.2.
Идеальный газ с начальными параметрами р 1, v 1, T 1сжимается по адиабате 1-2. В изохорном процессе 2-3 рабочему телу от внешнего источника теплоты передается количество теплоты q 1. В адиабатном процессе 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального объема v 4= v 1. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в исходное состояние с отводом от него теплоты q 2в теплоприемник.
Характеристиками цикла являются: - степень сжатия; - степень повышения давления.
Рис. 9.2
Количество подведенной и отведенной теплоты определяется по формулам
;
.
Подставляя эти значения теплоты в формулу для термического кпд, получим
.
Найдем параметры рабочего тела во всех характерных точках цикла.
Точка 2.
;
;
.
Отсюда
.
Точка 3.
;
;
.
Отсюда
.
Точка 4.
;
;
.
Отсюда
.
С учетом найденных значений температур формула для кпд примет вид
. (9.1)
Из последнего соотношения следует, что термический кпд увеличивается с возрастанием степени сжатия ε и показателя адиабаты k.
Однако повышение степени сжатия в двигателях данного типа ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения горючей смеси. В связи с чем рассматриваемые типы двигателей имеют относительно низкие кпд. В зависимости от рода топлива степень сжатия в таких двигателях изменяется от 4 до 9.
Работа цикла определяется по формуле
.
Циклы с подводом теплоты при постоянном объеме применяются в карбюраторных типах двигателей с использованием принудительного воспламенения от электрической искры.
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 336 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!