| Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении

. (10)

Подставив в формулу (6) t2,t3,t4, T5 через t1 из формул (7), (8), (9), (10) получим:

. (11)

из уравнения (11) видно, что ηt растет с увеличением ε и k.

Таблица 1 – Значения р2 и T2 при различных значениях ε

k	ε	8	9	12	13	14	15	16	17
1,30	p2	13,42	15,70	22,70	25,20	27,80	30,30	33,00	35,80
T2	708	734	801	822	840	856	873	889
1,35	p2	14,90	17,50	25,70	28,80	31,80	34,90	38,20	41,40
T2	795	850	901	932	956	980	1 004	1 020

Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении

в таких двигателях топливо распыляется сжатым воздухом.

если сжимать один воздух, а топливо вводить в цилиндр после сжатия, то степень сжатия может быть значительно большей. Такая схема применяется в дизель-моторах, и была предложена инженером Дизелем в 1897 г.

в цикле с подводом тепла при р = const первоначальное состояние рабочего тела в pv-координатах характеризуется точкой 1 (рисунок 2).

В течение первого хода справа налево совершается сжатие воздуха, которое происходит без теплообмена с внешней средой (линия 1-2). На участке 2-3 к рабочему телу подводится тепло q1 таким образом, что давление при этом остается постоянным (так как увеличивается объем), что приближенно соответствует реальным условиям сгорания трудно сгораемого топлива.

Дальнейшее расширение рабочего тела (линия 3-4) происходит без теплообмена с внешней средой (по адиабате). Для приведения рабочего тела в первоначальное состояние 1, от него отводится тепло q2 при v =const (линия 4-1).

Рисунок 2 – Цикл ДВС в pv и Ts — координатах с подводом тепла при р = const

Теоретический цикл – (1-2-3-4). процессами 0-1 (процесс всасывания) и 1- 0 (процесс выхлопа) – пренебрегают, считая, что в цилиндре находится

постоянное количество газа (механические процессы).

В рассматриваемом цикле степень повышения давления при сгорании топлива .

Основные величины этого цикла:

· степень сжатия ;

· степень изобарного (предварительного) расширения

(12)

Тогда подставив в уравнение (173) λ = 1 в ηt цикла с комбинированным подводом теплоты получим:

. (13)

Выводы:

1) термический КПД двигателя Дизеля зависит от степени предварительного расширения ρ и с увеличением r уменьшается экономичность цикла;

2) с увеличением степени сжатия ε увеличивается термический КПД цикла.

Таблица 2– Значения термического КПД цикла Дизеля при различных значениях и k = 1,35

	ε	10	12	14	16	18
ρ = 1,5	ηt	0,52	0,54	0,57	0,59	0,61
ρ = 2,1	ηt	0,49	0,52	0,55	0,57	0,58
ρ = 2,5	ηt	0,46	0,49	0,52	0,54	0,56

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме

Это двигатели с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые).

Цикл с подводом тепла при v = const начинается от состояния рабочего тела в pv и Ts-координатах (рисунок 3), характеризующего точкой 1, сжатием рабочего тела, которое происходит при движении поршня справа налево (сверху вниз) до точки 2 этот процесс происходит без теплообмена с внешней средой, то есть по адиабате. Затем осуществляется подвод теплоты при постоянном объеме – по изохоре 2-3, что приближенно соответствует условию подвода тепла при сгорании горючей смеси в реальных двигателях, использующих легкоиспаряющееся топливо.

Рисунок 3 – изображение цикла в pν и Ts диаграммах при v = const

От состояния, характеризуемое точкой 3, начинется процесс расширения

рабочего тела при отсутствии теплообмена с окружающей средой, то есть по адиабате 3-4. Поршень при этом придет в первоначальное положение. Для того, чтобы рабочее тело пришло в первоначальное состояние, от него отводится теплота (процесс 4-1).

Процессы всасывания и выхлопа в термодинамическое не рассматриваются по тем же соображениям, что и в цикле Дизеля

В рассматриваемом цикле степень предварительного расширения при сгорании топлива .

Основные величины этого цикла:

· степень сжатия ;

· степень повышения давления при сгорании топлива

(). (14)

Тогда подставив в уравнение (176) r = 1 получим:

. (15)

Выводы:

1) термический КПД двигателя Отто не зависит от нагрузки, так как в формулу (177) не входит степень повышения давления λ при сгорании топлива;

2) с увеличением степени сжатия ε теплота в цикле используется более совершененно, но в двигателях быстрого сгорания этому увеличению есть предел – температура самовоспламенения горючего, так как может случиться преждевременная вспышка.

При одинаковых степенях сжатия цикл Отто – экономичнее цикла Дизеля, так как ; , причем при обычных значениях ρ и k: > 1 и, следовательно, ηt Отто > ηt Дизель, так как в цикле Дизеля принимаются более высокие степени сжатия.

Таблица 3 – Значения термического КПД цикла Отто при различных значениях ε и k

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

6,0

7,0

8,00

9,0

1,20

0,13

0,170

0,20

0,220

0,24

0,26

0,275

0,30

0,320

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.