Процесс 3-4 (адиабатное расширение)

Процесс 4-1 (изохорный отвод тепла)

Результаты термодинамического анализа процессов цикла представлены в следующей таблице.

 

Процесс	q	Δu	Δi	l		Δs
кДж/кг
1-2		368,6265	502,7325	-361,0338	-494,1831
2-3	784,6371	575,3319	784,6371	207,8538		0,7996
3-4		-576,8214	-786,6730	564,9437	773,2949
4-1	-367,1337	-367,1337	-500,6966		132,5210	-0,8034
	417,5034	00,0033		411,7637	411,6328	-0,0038

 

Как нетрудно видеть из приведенной таблицы, в целом за цикл первое начало термодинамики выполняется с точностью δ = 1,37%.

Дополнительной проверкой правильности результатов анализа может служить следующее. Как известно [2], эффективность теплового двигателя тем выше, чем больше работа цикла и меньше израсходованное количество теплоты . Поэтому эта эффективность характеризуется термическим коэффициентом полезного действия:

(5.3.10)

 

Для цикла, результаты термодинамического анализа которого приведены в таблицах, последнее выражение будет выглядеть следующим образом:

 

Сравнивая это значение со значением термического КПД, вычисленным по зависимости (5.3.8), получаем значение погрешности определения термического кпд цикла:

В соответствии с (5.3.10):

 

Погрешность определения работы цикла:

 

 

5.6. Краткое описание цикла.

Стремление к повышению термического коэффициента полезного действия в цикле поршневого ДВС с изохорным (при ) подводом тепла за счет увеличения степени сжатия ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения топливо-воздушной смеси, нарушающего нормальную работу двигателя. Кроме того, при высоких степенях сжатия скорость сгорания смеси резко возрастает, что может вызвать детонацию (взрывное горение), которая резко снижает экономичность двигателя и может привести к поломке его деталей. Поэтому в ДВС с изохорным подводом тепла нельзя применять высокие степени сжатия, в связи с чем такие двигатели имеют относительно низкие КПД.

Указанное выше ограничение может быть преодолено за счет раздельного ввода в цилиндр двигателя воздуха и топлива. Воздух при большом сжатии имеет настолько высокую температуру, что подаваемое в цилиндр топливо самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. Кроме того, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое тяжелое топливо – дизельное топливо, нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла и пр.

Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них вначале в цилиндре двигателя сжимается до высоких степеней сжатия (до ε = 20) чистый воздух, а в конце сжатия жидкое топливо впрыскивается в цилиндр и распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет применять высокие степени сжатия и исключает преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки.

Вместе с тем, двигатели с постепенным сгоранием топлива при имеют некоторые недостатки. Одним из них является наличие компрессора, применяемого для подачи топлива, на привод которого расходуется

6 – 10% от общей мощности двигателя, что усложняет конструкцию и уменьшает экономичность двигателя. Помимо этого, необходимо иметь сложную топливную аппаратуру (насос, форсунки и т.п.).

 

Список литературы

Основная

1. Мухачев Г. А., Щукин В. К., Термодинамика и теплопереда­ча. - М.: Высшая школа, 1991.

2. Техническая термодинамика (под редакцией Крутова В. И.) Учебник для ВУЗов - М.: Высшая школа, 1991.

3. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопереда­ча. -М.: Высшая школа, 1980.

Дополнительная

4. Глаголев К.В., Морозов А.Н. Физическая термодинамика – М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.

5. Сапожников С.Ж., Китанин Э.К. Техническая термодинамика и теплопередача. СПб.: Изд. СПбГТУ, 2003.

6. Юдаев Б. Н. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа. 1988.

7. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика. - М.: Высшая школа, 2003.

8. Вукалович В. Ф., Новиков И. И., Техническая термодинами­ка. -М.: Энергия, 1968.

9. Леонова В. Ф. Термодинамика. - М.: Высшая школа. 1968.

Приложение 1

Варианты расчетных заданий