3.4. Термодинамика идеального цикла Дизеля

Проанализируем цикл Дизеля (рис. 3.4) с термодинамических позиций, считая известными параметры рабочего тела в исходной точке 1: ,,. Кроме того, известны непосредственные характеристики цикла: степень предварительного расширения. Степень повышения давления в цикле Дизеля. Степень расширения.

Рис. 3.4. Диаграмма идеального цикла Дизеля

Параметры в точке 2 найдем, воспользовавшись соотношением параметров в адиабатном процессе 1-2 и известной степенью сжатия:

; ;.

Температура в точке 2: ,

т.2 ,,. (3.20)

Параметры в точке определяются соотношением параметров для изобары 2-3:

; ;

т.3 ;;. (3.21)

Параметры в точке находятся из их соотношений для адиабаты 3-4:

; ;;

,

т.4 ;;. (3.22)

Энергетика цикла Дизеля

Подведённая теплота в изобарном процессе 3-2

. (3.23)

Отведённая теплота в изохорном процессе 4-1

. (3.24)

Работа за цикл

. (3.25)

Термический КПД цикла

. (3.26)

Термический коэффициент преобразования тепла, как следует из формулы, зависит от степени сжатия , физических свойств рабочего телаи степени предварительного расширения.возрастает с ростомии уменьшается с ростом. Основное влияние оказывает степень сжатия.

3.5. Индивидуальное задание по термодинамическому расчету необратимых циклов поршневых двигателей

внутреннего сгорания

Индивидуальное задание направлено на углубление знаний студентов по термодинамике циклов ДВС, получение навыков их расчета, а также приобретение опыта работы с программой MathCAD.

1. Выполнить расчет идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания (процессы сжатия 1-2 и расширения 4-5 рабочего тела осуществляются адиабатно). Определить параметры рабочего тела в узловых точках цикла, выполнить анализ энергетики цикла, построитьи-диаграммы цикла, а также зависимости.

При расчетах рабочее тело считать воздухом, допуская его идеальность, а, следовательно, и постоянство его теплоемкости. Расчеты выполнить для 1 кг рабочего тела.

2. Рассчитать необратимый цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания, в котором процессы сжатия 1-2¢ и расширения 4-5¢ рабочего тела осуществляются по политропам. Определить параметры рабочего тела , выполнить анализ энергетики цикла с определением изменения эксергии рабочего тела и потерь эксергии во всех процессах цикла, построить,и эксергетическую диаграммы цикла, а также зависимости. При расчетах рабочее тело считать воздухом, допуская его идеальность, а, следовательно, и постоянство его теплоемкости.Расчеты выполнить для 1 кг рабочего тела.

3. Выполнить сравнительный анализ идеального и обратимого циклов.

Исходные данные для расчета выбираются в соответствии с заданным вариантом из табл. 5 Приложения 1. Для расчета идеального цикла задаются:

– начальные параметры рабочего тела (давление p₁ и температура Т₁);

– характеристики процесса повода теплоты (вид процесса: изобарный, изохорный или смешанный; степень повышения давления l и степень предварительного расширения r);

– степень сжатия e.

Для расчета необратимого цикла (рис. 3.5) дополнительно задаются показатели политропы процесса сжатия 1-2¢ – n₁₂ и расширения 4-5¢ – n₄₅. Считать, что начальные параметры рабочего тела равны параметрам окружающей среды T_о.с = T₁ и p_о.с = p₁.

Рис. 3.5. Диаграммы идеального и необратимого циклов ДВС со смешанным подводом тепла