Особенности термодинамического метода исследования циклов тепловых двигателей

Основной задачей термодинамического исследования циклов тепловых двигателей является определение степени преобразования подведённого тепла в работу, т.е. определение термического КПД цикла и факторов, на него влияющих.

В технической термодинамике изучаются идеальные циклы.

Переход от реальных циклов к идеальным производится при следующих допущениях:

1. Идеализируется рабочее тело – химический состав его при осуществлении цикла принимается неизменным. Для циклов, в которых рабочим телом является газ, последний считается идеальным с неизменными физическими свойствами.

2. Процессы, составляющие цикл, считаются обратимыми. В связи с этим принимается, что трение и другие диссипативные эффекты отсутствуют.

3. Процесс горения заменяется условным обратимым процессом подвода тепла к рабочему телу.

4. Цикл считается замкнутым, процессы смены рабочего тела не рассматриваются, а процесс выбрасывания продуктов сгорания и их охлаждение в атмосфере, заменяются условным процессом отвода тепла от рабочего тела.

Термодинамическое исследование идеального цикла начинается обычно с построения его в “ p-υ ” или “ T-s ” координатах. Для этого необходимо задать параметры рабочего тела p ₁, υ ₁, T ₁ в исходной точке 1 цикла и знать уравнения термодинамических процессов, составляющих цикл. Кроме того, для каждого конкретного цикла дополнительно задаются некоторые безразмерные параметры цикла, представляющие собой отношения одноименных параметров рабочего тела, относящихся к его состояниям в характерных точках цикла.

К числу таких параметров цикла относятся:

– степень повышения давления, (5.1)

где p ₁ – начальное давление рабочего тела,

p ₂ – давление в конце процесса повышения давления рабочего тела;

– степень сжатия

где υ ₁ – начальный удельный объём рабочего тела,

υ ₂ – удельный объём в конце процесса сжатия рабочего тела;

– степень подогрева, (5.3)

где T ₁ – начальная температура рабочего тела,

T ₃ – конечная температура рабочего тела в процессах повышения давления (сжатия) и подвода теплоты;

– степень повышения давления при подводе тепла, (5.4)

где p ₁ – начальное давление рабочего тела до подвода тепла,

p ₃ – конечное давление рабочего тела после подвода тепла;

– степень расширения при подводе тепла, (5.5)

где υ ₂ – удельный объём в конце процесса сжатия рабочего тела,

υ ₃ – удельный объём в конце процесса подвода тепла.

Параметры безразмерны.