В) узагальнюючий цикл ДВЗ.

Мал. 1.1 Теоретичні цикли поршневих ДВЗ

2. Дослідження ідеальних циклів ДВЗ

 

 

2.1. Теоретичні відомості

Розглянемо характеристики циклів:

а) степінь стиску – це відношення питомого об’єму робочої суміші до стиску до об’єму після стиску або відношення об’єму камери згоряння V_c до повного об’єму циліндра V_n.

, 2.1

б) степінь підвищення тиску на процес згоряння – це відношення тиску після згоряння до тиску в його початку

, 2.2

в) степінь попереднього розширення на процесі згоряння

, 2.3

де в дужках індекс для циклу Дизеля.

Значення характеристик для циклів з урахуванням реальних можливостей наведені в таблиці 2.1:

Характеристики ідеальних циклів ДВЗ

Таблиця 2.1

 

Назва циклу	Характеристика
Цикл Отто ( =пост)	4…9	1,4…2,2	1,0
Цикл Дизеля (р=пост)	12…25	1,0	1,5…2,5
Цикл Тринклера	10…16	1,2…1,7	1,1…1,5

 

 

В розрахунках приймаємо наступні припущення:

- робоче тіло – ідеальний многоатомний газ;

- теплофізичні властивості робочого тіла не залежать від температури;

- наповнення циліндрів відбувається миттєво (“а” мал. 1.1)
З урахуванням припущень теплофізичної характеристики робочого тіла:

- газова стала ;

- теплоємність при р=пост ;

- теплоємність при =пост ;

- показник адіабати k=1,4.

 

2.2. Розрахунок параметрів опорних точок циклів.

 

Розглянемо розрахунок опорних точок для узагальнюючого циклу ДВЗ. При розрахунках циклу Отто слід опустити частину розрахунку – процес (), а при розрахунку циклу Дизеля – процес ().

 

Результати розрахунку записують в таблицю:

 

Таблиця 2.2

 

Опорна точка циклу	Тиск р, МПа	Температура Т, К	Питомий об”єм

 

 

Початкові параметри, т. “ ”. Звичайно початкові параметри задають по тиску , і температурі . З рівняння стану ідеального газу визначається питомий об”єм.

, ; 2.4

З рівняння адіабати процесe адіабатного стиску:

, 2.5

отримаємо тиск в т. с:

, МПа, 2.6

Питомий об’єм в т. с:

, ; 2.7

Температура в т. с:

, К, 2.8

Процес підводу тепла при постійному об’ємі :

Тиск в т.

, МПа, 1.9

 

Питомий об”єм в т.

, , 2.10

 

Температура в т.

, К, 2.11

Процес підводу тепла при постійному тиску

Питомий об’єм В. т.

, , 2.12

Тиск в т.

, МПа, 2.13

Температура в т.

, К, 2.14

 

Процес адіабатного розширення

 

Питомий об’єм в т.

, , 2.15

Визначаємо тиск в т. з рівня адіабати:

, МПа, 2.16

Температура в т. :

, 2.17

 

За результатами розрахунку будується цикл в діаграмі (в масштабі).

 

2.3 Розрахунок роботи і кількості теплоти на процесах

Результати розрахунку зводимо до таблиці 2.3

Таблиця 2.3

Процес	Робота на процесі ,	Тепло на процесі	Зміна внутрішньої енергії	Нев’язка балансу енергій
	%
Стиск		-
Згоряння .	-
Згоряння .
Розширення		-
Вихлоп	-

 

Примітка: “-“ вказує, що на даному процесі цей показник дорівнює нулю.

 

Зміна внутрішньої енергії для усіх процесів визначається однаково:

2.18

- відповідно кінцева та початкова температура на процесі, К.

 

 

Визначення кількості роботи:

- процес (адіабатне стиснення)

, , 2.19

- процес (ізобарний процес)

, , 2.20

 

- процес (адіабатне розширення)

, , 2.21

 

 

Визначення кількості тепла:

- процес (ізохорний процес)

, , 2.22

- процес (ізобарний процес)

, , 2.23

- процес (ізохорний процес)

, , 2.24

 

Нев’язка балансу енергії на процесі визначається з І закону термодинаміки:

, , 2.25

Відповідно, нев’язка:

, , 2.26

Нев’язка може виникати в разі невірних розрахунків циклів, а також математичних похибках в розрахунках. Враховуючи точність розрахунків на калькуляторах та точність визначення характеристик робочого тіла, відносна похибка не повинна перевищувати 5%.

Відносна похибка розраховується:

, %, 2.27

2.4 Розрахунок показників циклу:

 

1. Кількість роботи на циклі

, 2.28

враховуючи, що

, 2.29

2. Кількість корисної теплоти на циклі:

, 2.30

де - кількість підведеного тепла:

, 2.31

- кількість відведеного тепла:

, 2.32

Відмітимо, що

, 2.33

 

Різниця за результатами розрахунків не повинна перевищувати 5%.

 

3. Термічний ККД циклу

, 2.34

4. Середній тиск на циклі:

, 2.35

5. Визначити показники циклу можливо по узагальнюючим формулам:

- термічний ККД

, 2.36

 

 

- робота на циклі:

, 2.37

- середній тиск:

, МПа 2.38

6. ККД циклу Карно для умов розглянутого циклу

, 2.39

Порівнюючи можливо зробити висновок про термодинамічну ефективність циклу.

 

 

2.5 Дослідження ідеальних циклів:

В залежності від завдання, яке видає викладач виконуються наступні дослідження:

а) цикл Отто – вплив (від 4 до 9) при постійному на показники циклу

 

б) цикл Дизеля – вплив на показники циклу степені стиску (від 12...25) при постійній

 

в) цикл Тринклера - вплив на показники циклу :

- степені стиску (10, 16, 20) та степені попереднього розширення при постійній степені підвищення тиску ;

- степінь стиску (10, 16, 20) степені підвищення тиску при постійної степені попереднього розширення .

 

г) співставлення циклів Отто і Дизеля:

- - при рівної степені стиску , та рівної кількості підведеної теплоти, з останнього зв’язок між (цикл Отто) та (цикл Дизеля) буде мати вигляд:
, МПа, 2.40

- при рівному максимальному тискові та однакової кількості підведеного тепла; при цих умовах основні характеристики циклів слід визначати з наступних співвідношень:

степінь стиску для циклу Дизеля

2.41

 

степінь стиску для відповідного циклу Отто

2.42

де степінь підвищення тиску для циклу Отто рекомендується прийняти

 

степінь попереднього розширення відповідного циклу Дизеля

, 2.43

За розрахунками слід побудувати графіки залежності показників циклу від їх характеристик:

( при фіксованих );

( при фіксованих );

( при фіксованих ). (див. мал. 2.2)

 

Робота повинна завершуватися висновками, в яких обговорюється вплив окремих характеристик на показники циклів.

 

Розрахунок процесу стиску

 

Метою роботи є визначення параметрів в характерних точках: початку стиску (т.а) та кінцю стиску (т.с).

Розрахунок складається з розрахунку параметрів робочого тіла перед початком стиску (розрахунок процесу випускання) та розрахунку самого процесу стиску.