Циклы двс с подводом теплоты при постоянном давлении

Двигатели, в основу работы которых положен цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (с постепенным сгоранием), имеют ряд преимуществ по сравнению с двигателями, работающими по циклу с подводом теплоты при постоянном объеме. Они связаны с тем, что в двигателях с постепенным сгоранием осуществляется раздельное сжатие топлива и воздуха. Поэтому здесь можно достигать значительно более высоких степеней сжатия. Воздух при высоких давлениях 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 дешевое топливо - нефть, мазут, смолы и проч.

В двигателях с постепенным сгоранием топлива воздух сжимается в цилиндре, а жидкое топливо распыляется сжатым воздухом от компрессора. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до e =20), исключая преждевременное самовоспламенение топлива. Постоянство давления при горении топлива обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки. Конструкция такого двигателя впервые была разработана немецким инженером Дизелем.

Рассмотрим идеальный цикл двигателя с подводом теплоты при постоянном давлении в pv - диаграмме рис.3

Рис.3

Этот цикл осуществляется следующим образом. Газообразное рабочее тело с начальными параметрами p ₁, v ₁, T ₁ сжимается по адиабате 1-2. В изобарном процессе 2-3 телу сообщается некоторое количество теплоты q ₁. В адиабатном процессе 3-4 происходит расширение рабочего тела до первоначального объема. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состояние с отводом в теплоприемник теплоты q ₂. Характеристиками цикла являются:

Степень сжатия -

Степень предварительного расширения -

Количество подведенной и отведенной теплот определяются по формулам:

Термический кпд цикла в предположении постоянства теплоемкостей c_p и c_v и их отношения k=c_p /c_v будет:

Параметры рабочего тела в характерных точках цикла будут:

Точка 2.

откуда получаем:

Точка 3.

 

откуда получаем:

Точка 4.

Так как

то

Подставляя полученные значения температур в формулу для кпд, получим

Формула 2

Отсюда следует, что с увеличением e и k кпд увеличивается, а с увеличением r - уменьшается.

Работа цикла определяется по формуле:

Сравнения кпд циклов ДВС с подводом теплоты при p = const и v = const при одинаковых давлениях и температурах, но при различных e показывают, что

При этом степень сжатия e в цикле с подводом теплоты при p = const больше, чем в цикле с подводом теплоты при v = const.

Величина e в цикле с подводом теплоты при постоянном давлении выбирается таким образом, чтобы обеспечивались условия самовоспламенения топлива. Таким условиям в компрессорных дизелях соответствует e = 14 -18.