Материал: Белозеров В.И. Учебное пособие по курсу Техническая термодинамика (оригинал)

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ется на первом этапе воздух или смесь воздуха с топливом, а на втором этапе – продукты сгорания этого жидкого или газообразного топлива (бензин, керосин, соляровое масло и др.). В этих двигателях давления рабочего тела не слишком высоки, а температуры его намного превышают критические, что позволяет с хорошим приближением рассматривать рабочее тело как идеальный газ. Это существенно упрощает термодинамический анализ цикла.

Двигатели внутреннего сгорания (поршневого типа) широко используются в технике (в автомашинах, тракторах, самолетах старых типов и т.д.).

Основным элементом любого поршневого двигателя является цилиндр с поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатун- ного механизма с внешним потребителем работы. Цилиндр снабжен двумя отверстиями с клапанами, через одно из которых всасывается рабочее тело, а через другое – осуществляется выброс рабочего тела по завершении цикла.

Различают три вида циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания: цикл Отто (сгорание при V = const); цикл Дизеля (сгорание при P = const); цикл Тринклера (сгорание при V = const и затем при

P = const).

13.2.1. Öèêë Îòòî

Рассмотрим цикл Отто (названный так по имени немецкого конструктора Н.А. Отто, осуществившего этот цикл в 1876 г.).

Схема двигателя, работающего по циклу Отто, и индикаторная диаграмма двигателя представлены на рис. 13.2.1. и 13.2.2.

Поршень I совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре II, снабженном всасывающим III и выхлопным IV клапанами. В процессе а-1 поршень движется слева направо, в цилиндре создается разрежение, открывается всасывающий клапан III и в цилиндр подается горючая смесь, приготовленная в специальном ус-

 

тройстве – карбюраторе. Горючей сме-

IV

сью в цикле Отто является смесь воз-

 

V

духа с парами бензина. После того как

III

поршень дойдет до крайнего правого

 

положения, процесс заполнения цилин-

III дра горючей смесью заканчивается и

Ðèñ. 13.2.1

всасывающий клапан закрывается, пор-

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

P

P

P = const

P = const

 

 

2

III

 

II

 

 

1

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

c

 

a

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

d

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

Ðèñ. 13.1.8

 

 

 

 

 

дой ступени компрессора, q, одинаково, следовательно, одинаково и

количество тепла, отводимое в холодильниках между ступенями.

 

Перепады температур в этом случае одинаковы для всех ступе-

ней компрессора. Ts-диаграмма процесса сжатия в многоступенча-

том компрессоре изображена на рис. 13.1.8.

 

 

 

Если ступеней достаточно много, то процесс сжатия, изображен-

ный на рис. 13.1.8, близок к изотермическому. Вопрос о выборе чис-

ла ступеней решается из общих технических и технико-экономичес-

ких соображений.

 

 

 

 

 

 

 

 

До сих пор мы рассматривали идеализированные индикаторные

диаграммы поршневого компрессора. В общем случае они отлича-

ются от реальных индикаторных диаграмм. Отличие состоит в сле-

дующем.

 

 

 

 

 

 

 

 

Из конструктивных соображений поршень в цилиндре компрессора

при выталкивании газа не подходит вплотную к левой стенке цилин-

дра (см. рис. 13.1.9), т.е. существует так называемое вредное про-

странство (до 10% рабочего объема цилиндра). Газ не весь выхо-

дит из цилиндра при выталкивании.

 

 

 

 

 

 

V – объем вредного пространства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При обратном ходе поршня дав-

 

 

 

 

 

 

ление газа во вредном пространстве

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

2

 

станет меньше P , только тогда от-

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

кроется всасывающий клапан, а на-

 

 

 

 

 

 

гнетательный клапан откроется,

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

если P > P , т.е. наличие вредного

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

пространства снижает производи-

 

 

 

4

 

 

тельность компрессора. В политроп-

 

 

 

 

 

 

ном процессе 1-2 работа затрачива-

 

 

 

 

 

 

ется на сжатие газа, а в политропном

 

 

V

V

V

V

 

 

3

4

1

 

 

 

 

 

 

 

процессе 3-4 сжатый газ, заключен-

 

 

 

Ðèñ. 13.1.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

184

181

183

 

 

сжиганиятопливавнутрисамого.двигателяРабочимтеломявля-

вкоторойподводтеплакрабочемутелуосуществляетсязасчет

Двигательвнутреннегосгоранияявляетсятепловоймашиной,

 

внутреннегосгорания

 

.2.13Циклыпоршневыхдвигателей

.ныеПарожидкостныйэжекторобычноназывается.инжектором

газовые,жидкостно-газовые,жидкостно-жидкостные,парожидкост-

Повидусредэжекторыподразделяютсянагазо-газовые,паро-

ты,арабочейсредой,котораясмешиваетсясподсасываемой.средой

эжектореосуществляетсяневнешнимисточникоммеханическойрабо-

эжектореивкомпрессоресостоитвтом,чтосжатиегазаилипарав

 

 

Принципиальноеразличиепроцессовв

 

.Ðèñ10.1.13

 

 

 

шением.давления

 

3

ходитвпотенциальнуюэнергиюсповы-

4

 

 

 

 

 

торомкинетическаяэнергияструипере-

 

 

двухсредпоступаетвдиффузор4,вко-

 

 

.ния)Изкамерысмешениясмесьэтих

 

 

ваемаясреда(газилипарнизкогодавле-

 

 

камеры3подлежащаясжатиюподсасы-

2

1

2;сюдажепоступаетизвсасывающей

 

 

 

 

сопле1ипоступаетвкамерусмешения

Рабочаясреда(газилипарвысокогодавления)расширяетсяв

.нияПринципиальнаясхемаэжектораизображенанарис..10.1.13

частикинетическойэнергиирабочейсредывпроцессеихсмеше-

мещениеподсасываемойсредыдостигаетсязасчетпередачией

бочаясреда),другойсреде(подсасываемая.среда)Сжатиеипере-

редачеэнергииоднойсреды,движущейсясвысокойскоростью(ра-

ров,атакже.жидкостейПринципдействияэжектораоснованнапе-

торомназываетсяустройстводлясжатияиперемещениягазов,па-

Следуетупомянутьоструйномкомпрессореили.эжектореЭжек-

 

сятемижетермодинамическими.соотношениями

соответственныйанализпоказывает,чтопроцессыхарактеризуют-

Вкомпрессорахдинамическогосжатия(центробежных,осевых)

 

 

.компрессоров

рессорахпосуществуничемнеотличаетсяотописанияпоршневых

Нетруднопонять,чтоописаниепроцессоввротационныхкомп-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

182

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

личных.узлов

зуютсякоэффициенты,учитывающиестепеньнесовершенствараз-

клапанахи.д.тПоэтомуприрасчетереальныхкомпрессоровисполь-

цилиндра,нагревающихсяприсжатии,потеринадросселированиев

клапановпоршня,сальников,нагреввсасываемогогазаотстенок

поршнемицилиндром,штокомисальником,некотораянеплотность

ногокомпрессорабезучетарядафакторов,такихкактрениемежду

определяемаяуравнением10),.1.(13полученнымдляидеализирован-

оказываетсябольше,чемтехническаяработациклакомпрессора,

Вреальномкомпрессореработа,затрачиваемаянасжатиегаза,

откудадля1кггазаследуетсоотношение,совпадающеес1.(13..11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¼

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

¹

1

 

 

©

«

 

 

1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

P

¨

1«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.1.(1318)

 

 

 

 

,

 

 

 

G

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«

 

RT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

2

 

 

§

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

º

 

 

 

 

 

 

 

n

P

ª

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

–V)иподставивеев16),.1.(13

 

 

ВыразивотсюдавеличинуP(V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.1.(1317)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

RT

 

 

 

 

 

 

G*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PV

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

массазасасываемого(выталкиваемого)газа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

1

 

 

 

–объемрабочегопространствацилиндра,то

–V

ПосколькуV

 

¼

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

¹

1

©

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

¨

 

4

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

PV

 

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

.1.(1316)

»

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

§P

«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

º

 

 

 

 

 

 

ª

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда

¼

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¼

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¬

 

 

 

 

 

 

 

 

»

 

 

¹

1

 

 

 

 

©

«

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

»

 

 

 

 

 

¹

 

1

 

©

«

 

 

n1

 

»

 

 

¸

P

 

 

¨

«

4

1

 

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

¸

 

P

 

¨

«

1

1

 

1,.1.(1315)

 

 

 

 

 

 

 

«

 

PV

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«

PV

 

 

 

 

L

»

 

 

·

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

»

 

 

 

 

 

·

 

2

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

*

º

 

n

§P

ª

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

º

 

 

 

n

 

§P

ª

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образом:

странствасучетом.1.(1310)можетбытьпредставленаследующим

циклакомпрессораприналичиивредногопро-

*

ническаяработаL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

принимаетучастиегаз,занимающийпридавленииPобъемV.Техныйвовредноепространство,совершаетработу;вэтомпроцессе

В процессе а-1 в цилиндр засасывается чистый атмосферный воз-

дух (рис. 13.2.5); в процессе 1-2 осуществляется адиабатное сжа-

тие этого воздуха до давления P (степень сжатия в двигателях с

 

 

 

 

2

циклом Дизеля обычно достигает Η=15-16). Затем начинается про-

цесс расширения воздуха, и одновременно через специальную фор-

сунку впрыскивается топливо (керосин, соляровое масло). За счет

высокой температуры сжатого воздуха топливо воспламеняется и

сгорает при постоянном давлении, что обеспечивается расширени-

ем газа от v к v при P = const, поэтому цикл Дизеля называют цик-

 

2

3

 

 

 

 

 

 

лом со сгоранием при постоянном

 

 

 

 

давлении.

III

 

 

 

После окончания процесса ввода

I

 

 

 

топлива в цилиндр (точка 3) даль-

 

 

 

 

II

 

 

 

нейшее расширение рабочего тела

 

 

 

 

 

Ðèñ. 13.2.4

 

происходит по адиабате 3-4. В со-

 

 

 

 

 

 

 

стоянии, соответствующем точке 4,

P

 

 

 

открывается выхлопной клапан ци-

 

 

 

 

 

 

 

 

линдра, давление снижается до ат-

2

 

3

 

мосферного (по изохоре 4-5) и затем

 

 

 

 

 

 

 

 

газ выталкивается из цилиндра в

 

 

 

 

атмосферу (линия 5-b); т.е. цикл

 

 

4

 

Дизеля – это четырехтактный цикл.

b

 

5

 

Для удобства анализа заменяем

 

 

 

 

P

 

 

 

рассмотренный цикл Дизеля термо-

àòì

 

 

 

 

a

 

1

 

динамически эквивалентным ему

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

идеализированным замкнутым цик-

 

Ðèñ. 13.2.5

 

лом, осуществляемым с чистым

 

 

 

 

 

 

 

 

воздухом; Pv-диаграмма этого цик-

P

q

 

 

ла представлена на рис. 13.2.6. Как

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

видно из этой диаграммы, идеали-

 

 

 

 

 

 

 

зированный цикл Дизеля состоит из

 

 

 

 

двух адиабат (адиабаты сжатия 1-

 

 

4

 

2 и адиабаты расширения 3-4), изо-

 

 

 

 

 

 

 

 

бары 2-3, по которой осуществляет-

 

 

 

q

ся подвод тепла q от горячего ис-

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

1

 

точника, и изохоры 4-1, по которой

 

 

 

 

 

 

 

 

осуществляется отвод тепла q к

 

 

 

 

2

v

v

v

v

холодному источнику.

2

3

1

 

 

Ðèñ. 13.2.6

 

 

шень начинает двигаться справа

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

налево; при этом горючая смесь в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цилиндре сжимается и ее давление

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

возрастает (процесс 1-2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При достижении давления сме-

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

си в цилиндре определенной величи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ны, соответствующей точке 2 на

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

индикаторной диаграмме, с помо-

 

 

b

 

 

5

 

щью электрической свечи V поджи-

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

àòì

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гается горючая смесь. Сгорание

 

 

a

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

происходит мгновенно, поршень не

 

 

 

 

 

 

Ðèñ. 13.2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

успевает переместиться, поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

процесс сгорания можно считать изохорным. За счет нагрева рабо- чего тела повышается давление до величины, соответствующей точ- ке 3 на индикаторной диаграмме. Под действием этого давления поршень перемещается снова вправо, совершая работу расширения (процесс 3-4). Когда поршень дойдет до правой мертвой точки, открывается выхлопной клапан IV и давление в цилиндре снижается до значения, несколько выше атмосферного (процесс 4-5); при этом часть газа выходит из цилиндра. Затем поршень вновь движется влево, выталкивая из цилиндра в атмосферу оставшуюся часть отработавших газов. После этого начинается новый цикл – всасывание следующей порции горючей смеси и т.д.

Таким образом, поршень в цилиндре двигателя в течение одного цикла совершает четыре хода (такта) – всасывание, сжатие, расширение после сгорания смеси, выталкивание продуктов сгорания в атмосферу.

Термодинамический анализ цикла Отто удобно проводить, рассматривая идеализированный цикл, представленный на Pv-диаграм- ме (рис. 13.2.3), построенной для единицы массы рабочего тела.

Реальный цикл двигателя внутреннего сгорания – разомкнутый цикл, рабочее тело засасывается извне и по окончании цикла выбрасывается в атмосферу; в каждом цикле участвует новая порция рабочего тела.

Поскольку в горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя (воздух + топливо), количество топлива относительно невелико по сравнению с количеством воздуха, то для удобства анализа можно считать, что цикл двигателя внутреннего сгорания является замкнутым, рабочим телом является воздух, количество которого в дви-

188

185

187

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è.5.2.13

дикаторнаядиаграммаэтогодвигателяпредставленына.рис4.2.13

.двигатель)Схемадвигателя,работающегопоциклуДизеля,иин-

ванциклДизеля.(РДизель–немецкийинженер,построившийв1897.г

цессасжатиявводитьвцилиндр.горючееНаэтомпринципеосно-

негорючуюсмесь,ачистыйвоздух,азатемпослеокончанияпро-

вциклеможетбытьповышена,еслисжимать

H

Степеньсжатия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.2.2.13ЦиклДизеля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

превышает7-.12

Напрактикестепеньсжатиявкарбюраторныхдвигателяхне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.цикла

 

темвышетермическийд.п.к.

,

H

вадиабатномпроцессе1-2,причем,чембольшестепеньсжатия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

зависиттолькоотстепенисжатиярабочеготела

K

откудавидно,что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k1

H

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

.2.(1310)

 

 

,

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сучетом.2.(139)и.2.(135)термический.д.п.кциклаОтто

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.2.(139)

 

 

 

 

 

 

.

T

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

èëè

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.2.(138)

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

получаем

 

1

 

4

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=v,

èv

=v

Деля.2.(137)на.2.(136)почленноиучитывая,чтоv

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

3

3

 

 

4

 

4

 

 

 

 

 

 

 

.2.(137)

 

 

 

 

 

k

Pv

 

 

 

k

Pv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

.2.(136)

 

 

 

 

,

k

Pv

 

 

 

k

Pv

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УравненияПуассонадляадиабат1-2и3-4:

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

¹

1

 

 

©

2

 

 

 

 

 

 

.2.(135)

 

.

k1

 

 

 

 

 

 

 

¸

v

 

¨

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

k1

·

 

§v

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

степеньсжатия

–

 

v

ВведемH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

.Дляадиабатногопроцесса1-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

186

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

.2.(134)

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

T

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

.

1

 

 

 

1

1

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

1

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C=const,получим

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

èTïðè

РазделивиумноживчислительизнаменательнаT

 

 

 

2

3

 

 

 

v

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

T

T

 

 

C

 

 

 

q

 

 

t

 

.2.(133)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

1

4

 

 

 

v

1

 

2

 

1

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

T

 

 

C

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термический.д.п.кциклаОтто

.2.(132)

 

 

 

.

 

 

1

 

 

4

 

v

C

 

2

q

 

 

 

 

 

 

T

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ñå4-1

количествоотводимогоотрабочеготелатеплавизохорномпроцес-

.2.(131)

 

 

 

 

;

 

 

2

 

 

3

 

v

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

T

T

C

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

процессе2-3,определяетсяуравнением

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Количествотеплаq,подводимогокрабочемутелувизохорном

 

Определимвеличинутермического.д.п.кцикла.Отто

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-2-3-4-.1

изводимаядвигателемзаодинцикл,изображаетсяплощадью

раотводатепла4-.1)Работа,про-

 

 

 

 

 

(изохораподводатепла2-3иизохо-

 

 

 

 

.Ðèñ3.2.13

 

 

 

 

 

тарасширения3-4)идвухизохор

 

 

 

1

2

 

 

v

v

v

бат(адиабатасжатия1-2иадиаба-

 

 

 

I

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.(рис3),.2.13состоитиздвухадиа-

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

ческиэквивалентныйциклуОтто

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

ныйзамкнутыйцикл,термодинами-

 

 

 

 

 

Такимобразом,идеализирован-

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.Îòòî

 

 

 

 

 

отличаетсяотразомкнутогоцикла

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

анализатакойзамкнутыйциклне

 

 

 

 

 

точкизрениятермодинамического

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

гателеостается.неизменнымС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

èëè

T4 1

Kt

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

T1

.

(13.2.25)

§T

·

 

 

 

 

T

 

§T

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

¨

5

1¸

k

5

¨

3

1¸

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©T2

¹

 

 

 

 

T2 ©T5

¹

 

 

 

 

 

 

Для изохоры 4-1 имеем из уравнения Менделеева–Клапейрона

 

 

 

 

 

 

T4

 

 

 

P4

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(13.2.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения для адиабат 1-2 и 3-4 можно записать в виде

 

 

 

 

 

Pvk

 

 

 

P vk

,

 

 

 

 

(13.2.27)

 

1

1

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P vk

 

 

P vk .

 

 

 

 

(13.2.28)

 

4

 

4

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почленно деля (13.2.28) на (13.2.27) и учитывая, что v

= v , ïî-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

лучаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

P § v

·k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

3

¨

 

 

3

¸ .

 

 

 

 

(13.2.29)

 

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2 © v2 ¹

 

 

 

 

 

 

 

Степень повышения давления в изохорном процессе O

 

P5

, ñòå-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P2

пень предварительного расширения в изобарном процессе сгорания

Uv3 .

v5

Поскольку P = P , а v = v , то (13.2.3.10) перепишем в виде

3

5

2

5

 

 

 

 

 

 

P4

OUk .

(13.2.30)

 

 

 

 

P1

 

 

 

 

 

 

С учетом этого соотношения получаем из (13.2.26)

 

 

T4

 

OUk.

(13.2.31)

 

 

T1

 

 

 

 

 

 

Для изохоры 2-5 имеем

 

 

 

 

 

T5

 

 

P5

O,

(13.2.32)

T2

 

P2

 

 

 

Вычислим термический к.п.д. этого цикла (считая воздух, используемый в качестве рабочего тела этого цикла, идеальным газом с постоянной теплоемкостью).

Введем еще одно обозначение – степень предварительного расширения U:

 

 

U

 

v3

.

 

 

 

 

 

 

(13.2.11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

В изохорном процессе 4-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q2

Cv T4 T1 ,

(13.2.12)

а в изобарном процессе 2-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

CP T3 T2 ,

(13.2.13)

тогда термический к.п.д. цикла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kt

1

Cv

 

 

T4 T1

 

(13.2.14)

CP T3 T2

 

 

 

 

 

èëè

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T4

 

1

 

 

 

 

 

Kt

1

1

 

 

T1

 

T1

.

(13.2.15)

 

 

 

k T3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2

 

 

 

 

 

 

 

В изобарном процессе идеального газа

 

 

 

 

 

 

 

T3

 

 

 

v3

 

U,

 

 

 

 

(13.2.16)

 

T2

 

 

 

v2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где U – степень предварительного расширения.

Из уравнений адиабаты для процессов 1-2 и 3-4

Pv k

P v k ,

P v k

P v k

1

1

2

 

2

 

4

4

3

3

с учетом того, что v = v и P = P , получаем, деля почленно,

1

4

2

3

 

 

 

 

 

 

 

P

§ v

 

·k

 

Uk .

 

 

 

4

 

¨

3

 

¸

 

(13.2.17)

 

 

P1

 

 

 

 

 

© v2

¹

 

 

 

192

189

Смотрите также:

«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
__RGR2
__RGR2
_11_А. Франс для эл версии
_индив анализ данных
- Интерфейс 485 и оптопорт 11
:Конвергентный подход к проектированию дополнительных общеобразовательных общеразвивающих программ