- •Лекция 5 Термодинамические циклы современных двигателей
- •5.1. Обобщённая структурная схема транспортного средства. Двигатель как центральное ядро тс.
- •Бросовая энергия(анергия), вредные вещества, излучения, вибрации и т.Д. В ос
- •5.2. Теоретический и реальный циклы, принципиальные особенности конструкций двигателей в соответствии с реализуемым циклом
- •Термомеханический преобразователь
- •Полезная нагрузка
- •5.3. Поршневой и роторный(Ванкеля) двигатели внутреннего горания…………………………………..…………
- •5.4. Газовые двигатели внешнего подвода теплоты Стирлинга и Брайтона двпт Стирлинга простого действия
- •Двпт Брайтона простого действия
- •5.5. Газотурбинные двигатели внешнего подвода теплоты
- •Горючее
- •Отработавшие газы
- •5.6. Паровой поршневой двигатель внешнего подвода рабочего тела
- •5.7. Паротурбинные двигатели внешнего подвода рабочего тела
- •Паровой котёл; 2 – пароперегреватель; 3 – паровая турбина;
- •5.8. Теоретические иклы двигателей внутреннего сгорания
- •Описание цикла Тринклера
- •Термический кпд цикла
Описание цикла Тринклера
Принятые соотношения:
e = v1/v2 = v1/v3 = v1/v(3) - степень сжатия;
ρ = v4/v3 = v(3)/v(2) - степень предварительного
расширения;
l = p3/p2 = p4/p2 = p(3)/p2 – степень повышения
давления.
Термический кпд цикла
ηtт = 1 – (q2/q1) = 1 - (q2v/(q1v + q2p));
q1т = q1тv + q1тp = cv(T3 – T2) + cp(T4 – T3)
q2тv = cv(T5 – T1)
cv(T5 – T1)
ηtт = 1 - ;
cv(T3 – T2) + cp(T4 – T3)
(T5 – T1)
ηtт = 1 -
(T3 – T2) + k(T4 – T3)
Термодинамические параметры(p, v, T) в характерных точках цикла Тринклера,
выраженные через параметры точки 1
Точка 2(процесс 1 – 2 - адиабатический)
v2 = v1/e; p2v2k = p1v1k, откуда
p2 = p1(v1/ v2)k
На основании уравнения состояния pv = RT имеем
p1v1k = RT1; p2v2k = RT2, откуда p1v1k/ T1 = p2v2k/ T2;
Тогда T2 = T1(p2/p1)(v2/v1)k;
Т.к. p2/p1 = v1/v2, то T2 = T1(v1/v2) (v2/v1)k = T1(v2/v1)k-1 = T1; Или T2 = T1ek-1
Таким образом в т. 2 имеем:
v2 = v1/e;
p2 = p1(v1/ v2)k
T2 = T1ek-1
Точка 3(процесс 2 – 3 - изохорический)
v3 = v1/e;
Из p3v3 = RT3 и p2v2 = RT2 для изохорического процесса имеем р3/p2 = v2/v4 = T3/T2 = l, откуда
p3 = p2l = p1lek; Аналогично T3/T2 = р3/p2 = l, откуда T3 = T2l = T1 l, ek-1.
Таким образом в т. 3 имеем:
v3 = v1/e;
p3 = p1lek
T3 = T1 lek-1
Точка 4(процесс 3 – 4 – изобарический)
v4/v3 = T4/T3 = ρ, откуда v4 = ρv3 = ρv3/e = v1ρ/e;
p4 = p3 = p1lek;
T4 = T3ρ = T1 ρlek-1.
Таким образом в т. 4 имеем:
v4 = v1ρ/e;
p4 = p1lek;
T4 = T1 ρlek-1.
Точка 5(процесс 4 – 5 –политропический)
v5 = v1;
p5 = p4(v4/ v5)k = p1lek(v1ρ/ev1)k = p1lek(ρ/e)k = p1lρk;
T5/T4 = (v4/v5)k-1 = (v4/v1)k-1 = (ρ/e)k-1;
T5 = T4(ρ/e)k-1 = T1lρk .
Таким образом в т. 4 имеем:
v5 = v1;
p5 = p1lρk;
T5 = T1lρk .
(другие зависимости для т. 2 могут быть получены, если использовать полученные на основании уравнения состояния для адиабатического процесса формулы:Tvk-1 = const и Tp (k-1)/k = const)
Подставляя в выведенное уравнение термического КПД :
(T5 – T1)
ηtт = 1 -
(T3 – T2) + k(T4 – T3) значения соответствующих температур, получаем значение КПД, выраженного через параметры характерных точек цикла:
ηtт = 1 – (lρk – 1)/( ek-1(l -1 + kl(ρ -1))
Аналогично для циклов Отто и Дизеля имеем соответственно значения термических КПД:
ηt0 = 1 – (1/ ek-1) - (цикл Отто, ρ = 1) и
ηtд = 1 – ((ρk – 1)/( ek-1k(ρ -1)) - (цикл Дизеля, l = 1)
Хар. точки |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
v |
vт |
v1/e |
v1/e |
v1ρ/e |
v1 |
vд |
v1/e |
v1ρ/e |
v1 |
|
|
v0 |
v1/e |
v2 |
v1 |
|
|
p |
pт |
p1ek |
p1lek |
p1lek |
p1lρk |
pд |
p1ek |
p1ek |
p1ρk |
|
|
p0 |
p1ek |
p1lek |
p1l |
|
|
T |
Tт |
T1ek-1 |
T1lek-1 |
T1lρek-1 |
T1lρk |
Tд |
T1ek-1 |
T1ρek-1 |
T1ρk |
|
|
T0 |
T1ek-1 |
T1lek-1 |
T1l |
|
|
q1 |
q1тv |
cv(T3 – T2) |
|||
q1тp |
cp(T4 – T3) |
||||
q1дp |
cp(T3 – T2) |
||||
q10v |
cv(T3 – T2) |
||||
q2 |
q2тv |
cv(T5 – T1) |
|||
q2дv |
cv(T5 – T1) |
||||
q20v |
cv(T5 – T1) |
||||
ηt |
ηt т |
ηtт = 1 – (lρk – 1)/( ek-1(l -1 + kl(ρ -1)) |
|||
ηtд |
ηt0 = 1 – (1/ ek-1) |
||||
ηt0 |
ηtд = 1 – ((ρk – 1)/( ek-1k(ρ -1)) |
||||
lц |
lцт |
ηtq1, Дж/кг |
|||
lцд |
|||||
lцо |
|||||
pt |
ptт |
lц/(v1 – v2), Н/м2 |
|||
ptд |
|||||
pt0 |