Вопрос 4

Дайте определение понятию рабочий цикл ДВС. Опишите процессы, составляющие рабочий цикл поршневого двигателя. Изобразите и опишите схему поршневого ДВС. Выделите основные параметры двигателя.

4.1 Действительным рабочим циклом ДВС называется совокупность периодически повторяющихся тепловых, химических и газодинамических процессов, в результате которых термохимическая энергия топлива преобразуется в химическую работу.

4.2 Процесс впуска предназначен для зарядки цилиндров топливно-воздушной смеси или только воздухом. Впуск свежего заряда в цилиндр осуществляется за 2 периода.

1 период – заряд поступает при перемещении поршня от ВМТ к НМТ вследствие разряжения создающегося в цилиндре.

2 период – впуск происходит при перемещении поршня от НМТ к ВМТ за счет инертности потока и разности давления. Процесс впуска характеризуется:

- Pа – давление конца наполнения Ра=Ро-Р

- Та температура заряда в конце пуска Та=То-Т

- характеризуется коэффициентом наполнения.

Процесс сжатия расширяет температурные пределы цикла, что повышает термический КПД, создает лучшие условия для сгорания рабочей смеси. Давление рабочей смеси в конце сжатия для карбюраторных двигателей 0,7-1,8 МПа, для дизелей без наддува 3-5,6 МПа. Температура для карбюраторных ДВС 600-750 К, 750-900 К – для дизелей.

Процесс сгорания является окислительным процессом, при котором химические элементы топлива соединяются с кислородом воздуха. Для полноты сгорания топлива необходимо соблюдать соотношение, называемые коэффициентом избытка воздуха α=L/Lо. Температура газов в конце сгорания Тz=2300-2800 К – для карбюраторов, Тz=1800-2200 К – для дизеля. Давление в конце сгорания Рz=6-10 МПа – для дизеля, 3,5-5,5 МПа – для карбюраторов.

Процесс выпуска - цилиндры освобождаются от отработавших газов, таким образом выполняется условие 2-ого закона термодинамики. Процесс выпуска способствует рассеиванию теплоты в атмосфере с выходящими из двигателя отработавшими газами. Выпуск начинается в конце такта расширения до прихода поршня в НМТ, при этом происходит свободный выпуск, затем при движении поршня от НМТ к ВМТ происходит принудительный выпуск. Количество оставшихся отработавших газов характеризуется коэффициентом остаточных газов rz=Mr/M. Rz=0,06-0,16 – для карбюраторов, rz=0,03-0,06 – для дизеля.

4.3

1 . Головка блока цилиндров

2. Поршень

3. Блок цилиндров

4. Шатун

5. Кривошип коленчатого вала

6. Масляный картер

S – ход поршня

Vc – объем камеры сгорания

Vh – рабочий объем

Va – объем цилиндра

4.4 Основными характеристиками или параметрами циклами теплового цикла ДВС являются следующие безразмерные величины:

- степень сжатия E=Va/Vc

-степень предварительного расширения ρ=Vz/Vc

-степень последующего расширения δ=Vb/Vz

-степень повышения давления γ=Рz/Pc

Вопрос 5

Сформулируйте основные физические свойства жидкости. Опишите идеальные и реальные жидкости. Запишите уравнение Бернулли. Поясните практическое применение уравнения Бернулли.

5.1 Жидкости характеризуются следующими свойствами:

-плотность ρ (кг\см3), ρ=m/V$

-удельным весом γ (Н*м3), ρ=G/V=mg/mρ=ρg$

-удельным объемом N (м3/кг), N=V/m=1/ρ$

-сжимаемость (объемная упругость), которая характеризуется коэффициентом сжимаемости βv=∆VN/∆ρ;

-вязкостью. Различают динамическую вязкость М=работа/объемный расход=Н*м/м3/c=Дж*с/м3 и кинематическую N=M/ρ (м2/c)/

5.2 Для упрощения теоретических исследований и выводов Л.Эйлер ввел понятие «идеальная жидкость» - это воображаемая жидкость, которая абсолютно подвижна, несжимаема и не обладает вязкостью, т.е. при движении в ней не возникает силы внутреннего трения.

Реальная жидкость – это жидкость, существующая в природе, обладающая всеми физическими свойствами жидкости и подчиняющееся всем законам природы.

5.3 Уравнение Бернулли является вторым законом гидродинамики и устанавливает зависимость между скоростью и давлением в различных сечениях одной и той же струи, причем эти сечения находятся на разной высоте относительно плоскости сравнения:

, где

, - высоты первого и второго сечений

Р1,Р2 – давление первого и второго сечений

, - скорость потока первого и второго сечений.

В общем виде уравнение Бернулли может быть представлено: =const.

5.4 Решение многих практических задач гидравлики сводится к нахождению зависимости изменения скорости и давления по длине потока. Для этого используют уравнение Бернулли

=const, - величина потерь энергии.

Потери напора в единицах давления выражаются формулой , где

- суммарный коэффициент местных сопротивлений обычно определяется опытным путем. Значение этого коэффициента для различных видов местных сопротивлений приводится в справочнике по гидравлике.