Термодинамические циклы ДВС

/ Литература / Устройство и ремонт тепловозов / Термодинамические циклы ДВС

Теоретические PF-диаграммы термодинамического процесса, протекающего в ДВС, позволяют оценивать степень совершенства рабочего цикла реального двигателя. В отличие от рабочих циклов, протекающих в реальных двигателях, в термодинамических циклах допускается следующее:

отсутствие каких-либо потерь, кроме отдачи теплоты холодному источнику;

цикл протекает с постоянным количеством рабочего тела (газа);

химический состав рабочего тела остается постоянным в течение всего цикла;

процессы сжатия и расширения протекают без теплообмена с окружающей средой и тепловых потерь.

Следовательно, термодинамический цикл является предельным циклом, к которому следует стремиться при осуществлении рабочего цикла в реальных двигателях.

Для улучшения экономичности рабочего цикла в ДВС желательно увеличивать степень сжатия е и использовать процесс сгорания топлива с подводом теплоты при постоянном объеме - цикл Отто (рис. 6.10, а):

1- 2 - сжатие газа;

2- 3 - нагревание газа за счет подвода теплоты Qb вследствие чего возрастает давление газа при постоянном объеме;

3- 4- расширение газа (рабочий ход);

4- 1 - охлаждение газа за счет отвода теплоты Q2.

Рис. 6.10. Индикаторные диаграммы термодинамических циклов: а - с сообщением теплоты при постоянном объеме; б - с сообщением теплоты при постоянном давлении; в - с сообщением теплоты при постоянных объеме и давлении; Кс - объем камеры сжатия; Ум - рабочий объем; б,, £>'ь б", - подведенная теплота; £?2 - отведенная теплота; Ь - полезная работа; г - точка максимального давления газов в цилиндре; 1- 4 - характерные точки рабочего

цикла С повышением степени сжатия е КПД цикла возрастает. Однако при увеличении е в цилиндрах двигателя резко возрастают максимальные давления и температура, а следовательно, повышаются потери на трение. Поэтому увеличение степени сжатия больше 15 нецелесообразно, так как это практически не влияет на экономичность ДВ С.

Индикаторная диаграмма термодинамического процесса с сообщением теплоты Qx при постоянном давлении и отводе теплоты Q2 при постоянном объеме - цикла Дизеля -- показана на рис. 6.10, б:

1- 2 - сжатие газа (более высокая степень сжатия по сравнению с циклом Отто;

2- 3 - вследствие подвода теплоты Qx увеличивается объем при постоянном давлении;

3- 4 - расширение газа;

4- 1 - отвод теплоты Q2 от газа при постоянном объеме.

В процессе сжатия (адиабата 1-2) вся затраченная работа идет на повышение внутренней энергии рабочего тела, т. е. его температуры. В данном цикле (2-3) подведенная теплота Qx расходуется на повышение внутренней энергии рабочего тела и выполнение внешней работы. В процессе расширения (3-4) рабочего тела совершается работа L по преодолению сопротивления внешних сил. Изохорный процесс (4-1) соответствует отводу теплоты Q2 от рабочего тела.

Индикаторная диаграмма обобщенного идеального термодинамического цикла (смешанный цикл) изображена на рис. 6.10, в:

1- 2- сжатие рабочего тела;

2- z - подвод теплоты Q\ при постоянном объеме;

Z-3 - подвод теплоты Q'\ при постоянном давлении, при котором выполняется полезная работа;

3- 4 - расширение (4^1) рабочего тела, при котором совершается полезная работа - отвод теплоты Q2 при постоянном объеме.

Полезная работа L, полученная в идеальной тепловой машине, изображается площадью 1-2-z-3- 4- 1, расположенной внутри диаграммы термодинамического цикла.

Степень использования теплоты в термодинамическом цикле (идеальном) называется термическим коэффициентом полезного действия тепловой машины и определяется по формуле л _ Qi-Qi _ L

Идеальные циклы необходимы для сравнения индикаторных диаграмм действительных машин. По величине отклонения действительных циклов от идеальных намечают меры по усовершенствованию реальных двигателей.

⇐ | Двухтактный двигатель | | Устройство и ремонт тепловозов | | Мощность и КПД дизеля | ⇒