Построение pv и TS – диаграммы смешанного цикла

Для построения рабочей pv – диаграммы изображаем значения в характерных точках (по табл. 2).

;                                                    (7.18)

где k – показатель адиабаты.

На p v – диаграмме для цикла Дизеля для адиабаты 1-2:

;

;

;

;

.

Таблица №3

Промежуточные точки для адиабаты 1-2

1	0,089
0,8	0,121
0,6	0,181
0,4	0,319
0,2	0,843

 

Аналогично находим значения для точек адиабаты 3-4.

;

;

;

;

Таблица №4

Промежуточные точки для адиабаты 3-4

1	0,364
0,8	0,497
0,6	0,744
0,4	1,313

По найденным точкам достраиваем p v – диаграмму.

 

Рис. 1. PV – диаграмма

· Для построения тепловой TS – диаграммы сначала изображаем значения в характерных точках (по табл. 6).

Найдём значения энтропии по формуле:

;                                                                              (7.19)

где  и  – нормальные условия.

Тогда

,

;

;

,

;

S4 = S3 + cр ln (T4 / T3);

S4 = 745 + 1003 ln (2971 / 1650,6) = 1334 Дж /кг К

 

S5 = S4 = 1334 Дж /кг К

 

Т (К)	S (Дж/кг∙К)
320	156
917	156
1650,6	745
2971	1334
1313	1334
2000	1756

 

По найденным точкам строим TS – диаграмму

 

 

Рис.1.2. TS – диаграмма

 

 

Сравнение циклов ДВС

Термодинамическая эффективность циклов зависит от условий их осуществления. В одних условиях эффективен один цикл, в других – другой.

При анализе и сопоставлении между собой различных термодинамических циклов наибольший интерес представляют их экономичность и значение термодинамического КПД. Чем выше значение ηt, тем более благоприятны исходные условия для обеспечения высокой экономичности соответствующей реальной теплоэнергетической машины – теплового двигателя.

Эталонным циклом для всех тепловых двигателей является цикл Карно, имеющий тот же температурный перепад, что и сравниваемый с ним цикл. Так как термический КПД цикла Карно, определяемый выражением (1.24), является наибольшим при выбранных Т2 и Т1, то качество любого другого цикла, протекающего в этом же интервале температур, будет тем большим, чем ближе значение термического КПД исследуемого цикла к термическому КПД цикла Карно.

Вместе с тем во многих случаях возникает необходимость сравнивать различные циклы между собой, а не с циклом Карно. Для того, чтобы провести это сравнение, необходимо выбрать условия, при которых проводится это сравнение.

Условия для сравнения циклов:

- количество подведённой теплоты циклам одинаковы и степень сжатия в циклах одинаковы;

- количество подведённой теплоты циклам одинаковы и степень сжатия в цикле с подводом теплоты при V = const, а затем при p= const меньше, чем степень сжатия в цикле с подводом теплоты при p= const;

- одинаковые максимальные и минимальные значения температур и давлений;

- одинаковые максимальные и минимальные значения температур и объемов.

Циклы в этом случае изображаются на TS – диаграмме и проводится сравнение их площадей.

Так как в данном случае не выполняется ни одно из условий для сравнения, то целесообразней сравнить между собой значения термодинамического КПД цикла Дизеля и смешанного цикла.

η_{t Диз} = 89 % > η_{t смеш} = 61 %;                                       (8.1)  

 

Можем заключить, что в данном случае предпочтительней использовать цикл Дизеля, так как получим наибольшую эффективность.

Экономический расчет

 

Для легковых автомобилей нормативное значение расхода топлив рассчитывается по формуле:

Qн = 0,01 ∙ Hs ∙ S ∙ (1 + 0,01 ∙ D),                                       (9.1)

где Qн - нормативный расход топлив, л;

Hs - базовая норма расхода топлив на пробег автомобиля, л/100 км;

S - пробег автомобиля, км;

D - поправочный коэффициент (суммарная относительная надбавка или снижение) к норме, %.

Представим поправочные коэффициенты в виде таблицы.

Увеличение норм расхода топлива
Условия увеличения	Размер увеличения
Для бензиновых автомобилей
Работа в зимнее время года	От 5% до 20% (в зависимости от климатических районов)
Работа на дорогах общего пользования (I, II и III категорий) в горных местностях, включая городские и сельские поселения и пригородные зоны, при высоте над уровнем моря: - от 300 до 800 метров (нижнегорье); - от 801 до 2000 метров (среднегорье); - от 2001 до 3000 метров (высокогорье); - свыше 3000 метров (высокогорье)	До 5% До 10% До 15% До 20%
Работа на дорогах общего пользования (I, II и III категории) со сложным планом, вне пределов городов и пригородных зон, где в среднем на 100 км пути не менее 500 поворотов	До 10%
Работа в городах с населением: - свыше 3,0 миллионов человек; - от 1,0 до 3,0 миллионов человек; - от 250 тысяч до 1,0 миллиона человек; - от 100 тысяч до 250 тысяч человек; - в городах и поселках городского типа с населением городского типа с населением до 100 тысяч человек	До 25% До 20% До 15% До 10% До 5%
Работа, требующая частых технологических остановок, связанных с погрузкой и выгрузкой, посадкой и высадкой пассажиров (при условии, что на один километр пробега приходится более одной остановки, при этом остановки у светофоров, перекрестков и переездов не учитываются)	До 10%
Движение с пониженными скоростями (при перевозке нестандартных крупногабаритных, тяжеловесных, опасных грузов, грузов в стекле и тому подобных, движение в колоннах и при сопровождении и тому подобных): - с понижением скорости до 20 - 30 км/час; - с понижением скорости до 10 км/час	До 15% До 35%
Пробег первой тысячи километров новыми автомобилями и автомобилями, вышедшими из капитального ремонта, а также при централизованном перегоне таких автомобилей: - своим ходом в одиночном состоянии; - в спаренном состоянии; - в строенном состоянии	До 10% До 15% До 20%
Срок эксплуатации: - более 5 лет; - более 8 лет	До 5% До 10%
Работа грузовых автомобилей, фургонов, грузовых таксомоторов и тому подобных без учета массы перевозимого груза, работа в качестве технологического транспорта, включая работу внутри предприятий	До 10%
Работа специальных автомобилей (киносъемочных, ремонтных, автовышек, автопогрузчиков и тому подобных), выполняющих транспортный процесс при маневрировании на пониженных скоростях, при частых остановках и движении задним ходом	До 20%
Учебная езда	До 20%
Использование кондиционера или установки «климат-контроль»: - при движении автомобиля; - на стоянке (независимо от времени года)	До 7% 1 час простоя с работающим двигателем – 10 км пробега
Простой под погрузкой, разгрузкой в пунктах, где запрещается выключать двигатель, простой со специальным грузом, не допускающим охлаждения салона (кузова) автомобиля	До 10%
Простой и прогрев автомобилей и автобусов (при отсутствии независимых отопителей) в зимнее или холодное время года при среднесуточной температуре ниже +5 град. С	Один час простоя с работающим двигателем соответствует 10 км пробега

Следует обратить внимание, что в том случае, когда автотранспортные средства эксплуатируются в пригородной зоне вне границы города, поправочные коэффициенты не применяются.

При необходимости применения одновременно нескольких надбавок норма расхода топлива устанавливается с учетом суммы или разности этих надбавок.

Исходные данные:

- базовая норма расхода топлива для легкового автомобиля ГАЗ-24-10 составляет Hs = 13,0 л/100 км;

- надбавка за работу в горной местности на высоте над уровнем моря от 300 до 800 м составляет D = 5%.

Нормативный расход топлива составляет:

Qн = 0,01 х Hs х S х (1 + 0,01 х D) = 0,01 х 13,0 х 244 х (1 + 0,01 х 5)= 33,3 л.

 

 

Расчет расхода топлива двигателя при p= const.

Теоретическую индикаторную мощность переведем из л.с. в Вт

1 л.с.=735,5 Вт

Ni=0.049*735.5=36.0395 Вт

Определим расход топлива дизеля в одном цилиндре.

 кг 

Определим расход топлива в 4-х цилиндрах.

кг

Найдем какое расстояниеL пройдет колесо за полный оборот.

Средний диаметр колеса 14 дюймов, 1 дюйм=2.54 см.

Диаметр всего колеса 20 дюймов

D=0,0254*20=0,508м

L=

Определим какой будет расход топлива при 1000 об/мин

Определим какой будет расход топлива на 100 км.

Н=(100*0,092)/1,6=5,75 кг.

Плотность бензина составляет р=0,732 кг/

V=5.75/0,732=7,85 л.