Термический коэффициент полезного действия цикла с изохорным подводом теплоты

Термический коэффициент полезного действия цикла определяется выражением

Л,=

(9.3.1)

В случае цикла с подводом теплоты при постоянном объёме количество теплоты, подводимой к рабочему телу ((?/) и передаваемой в окружающую среду (О?), пропорционально теплоёмкости при постоянном объёме (сД и изменению температуры

  • (Q, =cv-(T3-T2y,
  • (9.3.2)

' Q2=cv-(T-T{

Подстановка формул (9.3.2) в уравнение (9.3.1) позволяет выразить термический коэффициент полезного действия цикла с изохорным подводом теплоты

сг.(Г32)-сг-(Г4-7]) Г4-Т]

'//Г ‘ ~ 1

(9.3.3)

Су-(Т32) Т32

Подстановка в уравнение (9.3.3) выражений (9.2.3)Д9.2.5) температуры характерных точек цикла позволяет выразить коэффициент полезного действия двигателя через степень сжатия

7]Л-7] Т}к-'-Х-Тсгк-} ' ?к-х'

Из уравнения (9.2.4) следует, что термический КПД цикла с изохорным подводом теплоты: 1) возрастает с увеличением степени сжатия; 2) при постоянном значении е возрастает с увеличением показателя адиабаты к; 3) не зависит от степени повышения давления 2.

— ZL

_ у. системы уравнений (9.2.3) в уравнение (9.3.4)

КПД цикла с изохорным подводом теплоты через

Подстановка формулы ?

позволяет выразить термический температуры Ti и Т,

(9.3.4)

Т n,r=l-d--Л

(9.3.5)

Полезная работа, совершаемая двигателем с подводом теплоты при постоянном объёме за один цикл, описывается уравнением

~0tl' Ql = Р - J ’ (^3 ~ ^2 ) =

=Н--1тк(7;л-?*-'-?;•?*-')= (9.3.6)

г-т;(с‘-,-1)(л-1).

Таким образом, двигатель с большей степенью сжатия совершает и большую полезную работу.

Сопоставление тепловых диаграмм циклов с подводом теплоты при постоянном объёме (рис. 9.3.1) показывает, что циклы 1^»2^3”-+4”-+1 с большей степенью повышения давления, чем циклы 1^2^>3—=>4^>1 с меньшей степенью повышения давления, но с такой же степенью сжатия, в соответствии с формулой (9.3.5) имеют одинаковые термические коэффициенты полезного действия. Таким образом, термический КПД цикла с изохорным подводом теплоты не зависит от интервала энтропий AS, в котором совершается цикл, а определяется степенью сжатия.

Из рис. 9.3.2, на котором приведена зависимость термического коэффициента полезного действия цикла с изохорным подводом теплоты при к=1,5, следует, что по достижении степени сжатия значения, равного 10 величина tjt(/незначительно возрастает при повышении ?. Поэтому увеличение степени сжатия выше значений, равных 10, нецелесообразно. Кроме того, увеличение степени сжатия сопровождается повышением температуры смеси в процессе адиабатного сжатия. Это может привести к самовоспламенению смеси ещё в процессе сжатия, то есть до момента достижения поршнем верхней мёртвой точки, что повышает вероятность поломки двигателя.

Большие значения давления и температуры рабочей смеси при ?>10 могут привести к созданию в цилиндре таких условий, при которых скорость горения резко возрастает. При этом процесс горения приближается к взрывному. Описанное явление называется детонацией и приводит к повреждению отдельных деталей или всего двигателя. При детонации экономичность двигателя существенно снижается. Для уменьшения вероятности детонации при работе двигателей с большими степенями сжатия применяют так называемые «бедные смеси», содержащие большое количество воздуха. В некоторых случаях в топливо добавляют специальные вещества, называемые антидетонаторами, уменьшающие вероятность детонации.

В современных двигателях с изохорным подводом теплоты, работающих на жидком топливе, степень сжатия составляет 5+7, а в двигателях, работающих на газе, - 6+9.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >