ВУЗы по физике Готовые работы по физике Как писать работы по физике Примеры решения задач по физике Решить задачу по физике онлайн

Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания


0,090

315

18,0

1,6

1,4

13

0,085

305

16,0

1,6

1,8

28

0,085

310

18,5

1,5

1,4

14

0,080

315

15,5

1,7

1,8

29

0,080

300

19,0

1,4

1,5

15

0,085

320

15,0

1,8

1,7

30

0,085

320

20,0

1,3

1,6

Задание

1. Определить вид идеального цикла ДВС.

2. рассчитать цикл:

—  определить неизвестные параметры в узловых точках цикла;

—  определить изменение удельной энтропии ∆s, кдж/(кг·K);

—  определить удельную работу сжатия, расширения и полезную работу цикла;

—  определить удельное тепло подведенное, отведенное и полезное в цикле;

—  определить термический КПД цикла;

—  определить среднее интегральное давление.

2.Изобразить цикл в pv и Ts координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла.

3.Изобразить индикаторную диаграмму в рv координатах.

4.Ответить на контрольные вопросы:

—  назовите виды поршневых ДВС;

—  какие допущения принимаются при анализе идеальных термодинамических циклов?

Общие теоретические сведения

Термин «двигатель внутреннего сгорания» (ДВС) говорит о том, что процесс сгорания топлива происходит внутри цилиндра двигателя. Этот процесс подвода тепла посредством сгорания топлива непосредственно в цилиндре двигателя позволяет поднять верхнюю температуру цикла. Тем самым, при большем температурном перепаде, как следует из анализа прямого цикла Карно, увеличивается термический КПД цикла.

Рабочим телом в ДВС являются – смесь воздуха с топливом и продукты сгорания топлива. может быть использовано твердое, жидкое и газообразное топливо.

Классификация

Преобразование тепловой энергии в механическую энергию в ДВС осуществляется посредством передачи работы расширения продуктов сгорания через поршень и кривошипно-шатунный механизм на коленчатый вал двигателя.

Они классифицируются по следующим признакам:

1) по способу осуществления рабочего цикла:

·  4-хтактные (последовательность явлений происходит в 4 хода поршня или 2 оборота вала);

·  2-хтактные (двигатели, у которых отсутствуют такты всасывания и выхлопа и рабочий процесс совершается за два хода поршня или одного оборота вала);

2) по способу смесеобразования и воспламенения рабочей смеси:

·  с внутренним смесеобразованием и воспламенением топлива от сжатия рабочего тела (дизели без компрессорные и компрессорные);

·  с внешним смесеобразованием и воспламенением топлива от искры (карбюраторные, газовые);

3) по роду топлива:

·  ДВС, работающие на газообразном топливе;

·  ДВС, работающие на жидком топливе;

4) по назначению:

·  стационарные;

·  передвижные;

·  автотракторные;

·  авиационные;

·  судовые;

·  для ж/д транспорта и т. д.;

5)  по конструктивному исполнению:

·  с вертикальным расположением цилиндров;

·  с горизонтальным расположением цилиндров;

·  с расположением цилиндров под углом (V-образные, W — образные, звездообразные, с аппозитивным расположением цилиндров).

Теоретические циклы двигателей внутреннего сгорания

При анализе термодинамических циклов делаются следующие допущения:

1)  химический состав и количество рабочего тела – постоянны;

2)  процесс горения топлива заменен обратимым процессом подведения теплоты;

3)  выпуск продуктов сгорания заменен обратимым процессом отведения теплоты в окружающую среду;

4)  температура рабочего тела не зависит от температуры окружающей среды;

5)  рабочее тело находится в равновесии с источником теплоты и охладителем (окружающей средой).

Основные циклы ДВС:

·  со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и давлении (цикл Сабатэ) – отражает процесс дизеля без компрессора, который наиболее близок к реальным условиям сгорания топлива;

·  с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля) – отражает процесс тихоходного дизеля;

·  с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл отто) – отражает процесс двигателя быстрого сгорания (карбюраторного и газового).

Теоретические циклы, давая максимально возможное превращение теплоты в работу при приведенных выше условиях, схематизируют действительные явления и позволяют изучать эти явления, отмечая главные факторы, которые влияют на экономику этих явлений.

Цикл со смешанным (комбинированным) подводом теплоты (рисунок 1)

смешанный цикл, в котором подвод теплоты осуществляется частично при v = const, а частично при р = const был предложен советским инженером Г. В. Тринклером. Работающие по этому циклу двигатели называются без компрессорными дизелями. в настоящее время дизели строятся только с комбинированным подводом тепла.

По этой схеме цикла ДВС работают с внутренним смесеобразованием и воспламенением рабочей смеси.

 

Рисунок 1– Смешанный цикл ДВС в pv и Ts координатах

В этом виде цикла (рисунок 1) в процессе 1-2 происходит адиабатное сжатие рабочего тела, после чего подводится теплота сначала при v =const (линия 2-3), а затем при р = const (линия 3-4). Далее происходит адиабатное расширение (линия 4-5) и, наконец, отвод теплоты при v =const (линия 5-1).

Процессы всасывания (линия 0-1) и выхлопа (линия 1-0) в термодинамике не рассматриваются, так как это механические процессы.

Характеристики цикла:

·  степень сжатия ; (1)

·  степень повышения давления при сгорании топлива

; (2)

·  степень предварительного расширения при р = const

. (3)

Термический кпд цикла (см. прямой цикл Карно – )

; (4)

и ; (5)

термический КПД: , если поделить числитель и знаменатель на на сv, то получим:

. (6)

Выразим T2, T3, T4, T5 через T1.

Рассмотрим процессы.

1-2 – процесс адиабатического сжатия:

T2 = T1ε k – 1. (7)

2-3 – процесс нагрева при ν = const:

;

T3 = T2λ;

T3 =T1ε k – 1λ. (8)

3-4 – процесс нагрева при р= const:

;

T4 = T3ρ;

T4 = T1ε k – 1λρ; (9)

4-5 – процесс адиабатического расширения: ,

v5 = v1, а v4 = rv2, тогда .

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.

Другие статьи


Распродажа дипломных

Скидка 30% по промокоду Diplom2020

А ты боишься COVID-19?

Пройди опрос и получи промокод