2.2.3 Цикл двс с изохорным подводом теплоты (цикл Отто)

Этот цикл является идеальным для многочисленного класса карбюраторных и газовых двигателей, широко распространенных в установках на самолетах, автомобилях, на катерах и моторных лодках, в маломощных стационарных установках (например, для приведения в действие небольших электродвигателей и т.п.)

Величины, характеризующие этот цикл:

1) степень сжатия

;

2) степень повышения давления

.

Подведенная теплота и отведенная теплота, соответственно:

.

Рис. 3 Цикл Отто в p,v- иT,s– диаграммах

Согласно определению термический КПД равен

.

Выражая температуры в характерных точках цикла через его параметры и начальную температуру , получим:

;;.

После подстановки в формулу (2.2.5) этих уравнений, имеем

.

Среднее давления цикла с изохорным подводом теплоты определяется по зависимости

.

2.2.4 Цикл двс с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля)

Цикл с изобарным подводом теплоты является идеальным циклом для турбинных установок (рис.4).

Величины, характеризующие этот цикл:

1) степень сжатия

;

2) степень повышения давления при изохорном теплоотводе

=1;

3) степень предварительного расширения ;

4) степень последующего расширения .

Параметры цикла связаны соотношением .

Рис. 4 Цикл Дизеля в p,v- иT,s– диаграммах

Температуры в характерных точках цикла выразим через его параметры и начальную температуру:

;;

.

Поведенная и отведенная теплоты

Подставляя эти результаты в формулу термического КПД для любого цикла, получаем:

.

Среднее давления цикла с изохорным подводом теплоты можно определить по выражению

.

2.2.5 Цикл гту с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Брайтона)

Этот тип ГТУ в настоящее время является основным. Все процессы, протекающие в этом цикле в камере сгорания, а именно: процесс подачи топлива и воздуха, горение топлива, образование рабочей газовой смеси – совершаются непрерывно при постоянном давлении. В итоге поток газовой смеси, протекающий через турбину, получается тоже непрерывным и с установившимися параметрами рабочей смеси.

Рис. 5 Цикл ГТУ с изобарным подводом теплоты в p,v- иT,s– диаграммах

Удельное количество подведенной теплоты по изобаре

.

Удельное количество теплоты, отведенной по изобаре

.

При этих значениях иполучаем формулу для термического КПД цикла

. (2.2.4)

Введем в расчет основные характеристики цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты:

1) степень повышения давления при адиабатном сжатии (соответствует сжатию воздуха в компрессоре)

;

2) степень предварительного расширения газов при сгорании

.

Выразим температуры ,ичерез температуру.

Из соотношения параметров адиабатного процесса :

;.

Из соотношения параметров изобарного процесса :

;.

Из соотношения параметров адиабаты :

;

т.к.и, то

.

После подстановки полученных значений температур в уравнение (2.2.4) и сокращений, получаем

. (2.2.5)

Для циклов ГТУ необходимо подсчитать оптимальную степень повышения давления при адиабатном сжатии _опт по формуле

_опт=.