Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Другое / Конспекты / Конспект лекции "Показатели идеального цикла"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Другое

Конспект лекции "Показатели идеального цикла"

библиотека
материалов

Показатели идеального цикла. В целях упрощения анализа рассматриваем идеальный цикл, реализуемый лишь в цилиндре двигателя.

Экономичность цикла характеризуется термическим коэффициентом полезного действия

hello_html_f6aeecd.gif

где hello_html_m4db1b916.gif — все количество подведенной к рабочему телу теплоты, Дж; hello_html_m4c7bd917.gif — количество теплоты, отданной холодному источнику, Дж.

Эффективность цикла определяется его удельной работой, представляющей собой среднее давление цикла,

hello_html_72d59fa5.gif

Рис. 10.1. Схема обобщенного термодинамического цикла дизеля с ГТН


где hello_html_m77c8d3a6.gif — работа, приходящаяся на единицу разности максимального hello_html_3b73909.gif и минимального hello_html_41521cc3.gif объемов рабочего тела при совершении им цикла, Дж.hello_html_m36f08594.png

В свою очередь удельную работу можно представить как условное постоянное давление, действующее на поршень при изменении объема цилиндра от hello_html_3b73909.gif до hello_html_41521cc3.gif и совершающее работу, равную работе замкнутого цикла Lt.

Влияние на показатели цикла пределов изменения состояния рабочего тела. Из курса термодинамики известно, что экономичность и эффективность цикла можно увеличить, расширив пределы состояния рабочего тела, т. е. увеличив разности hello_html_m31270671.gif и hello_html_90d58df.gif

1.Расширение пределов изменения давления hello_html_m31270671.gif из-за невозможности снижения давления hello_html_m15db0ac1.gif, ограничиваемого атмосферным давлением, достигается лишь путем увеличения максимального давления цикла hello_html_m6f0a5671.gif, которое принято обозначать hello_html_m517cb259.gif. Величина hello_html_m517cb259.gif ограничивается необходимостью сохранения прочности и. жесткости деталей движения и остова двигателя. Совершенствование конструкции и применение более прочных материалов дали возможность в мощных МОД повысить hello_html_m517cb259.gif до 9—16 МПа, а в отдельных тронковых четырехтактных двигателях с высоким наддувом — до 18—20 МПа. hello_html_6249fe44.png

2.Расширение пределов изменения объема (hello_html_90d58df.gif) возможно путем уменьшения объема hello_html_41521cc3.gif и увеличения hello_html_3b73909.gif.

Рис. 10.2. Комбинированный двигатель с утилизацией теплоты выпускных газов в ГТК и утилизационном котле

2.1.Уменьшение минимального объема hello_html_41521cc3.gif, представляющего собой объем камеры сжатия Vc, приводит к увеличению степени сжатия hello_html_26e56eb4.gif =hello_html_m5d44d798.gif , что влечет за собой, повышение давления в конце сжатия рс и связанный с этим рост давления рz рост механических нагрузок на элементы конструкции, поэтому уменьшение hello_html_41521cc3.gif (повышение hello_html_m20f4a217.gif) нежелательно.

2.2.Увеличить максимально возможный объем рабочего тела можно, если продолжить его расширение в цилиндре до момента достижения минимального давления цикла pmin (точка е на рис. 10.1). Это приводит к существенному увеличению хода поршня и размеров двигателя.

Более рационально продолжить расширение газов за точкой b в малогабаритной лопаточной, машине — газовой турбине, а получаемую дополнительную энергию использовать для предварительного сжатия рабочего тела в приводимом от турбины 3 компрессоре 2 (рис. 10.2; 1 — утилизационный котел; 4—воздухоохладитель). Этот метод, широко используемый в современных дизелях, именуется газотурбинным наддувом.

При наддуве предварительное увеличение плотности воздуха приводит к увеличению его массы в цилиндре 5, а это позволяет повысить массу сжигаемого в нем топлива и тем самым достигнуть увеличения совершаемой газом работы, что выражается в увеличении площади цикла, значительно более существенном, чем потеря площади, вызванная сокращением объема hello_html_149581a9.gif. Эффективность цикла, его среднее давление при таком методе существенно увеличиваются.

Таким образом, наддув является наиболее действенным средством повышения эффективности цикла, снижения размеров и массы двигателя при увеличении его мощности.

Влияние перераспределения подводимой теплоты на КПД цикла. Рассмотрим изменение эффективности теплоиспользования в цикле при следующих условиях: количество подводимой в цикле теплоты не изменяется, hello_html_5861308d.gifно она перераспределяется, т.е. изменяется соотношение между долями теплоты, подводимой по изохоре hello_html_35c77f44.gif и по изобаре hello_html_3c7f268f.gif.

Процесс теплоподвода в идеальном цикле соответствует процессу выделения теплоты при сгорании топлива в действительном цикле реального двигателя. Тогда применительно к действительному циклу hello_html_m4db1b916.gif = idem означает, что подача топлива в цилиндр за один цикл (цикловая подача) gц = idem, т. е. не изменяется. Процессу теплоподвода в идеальном цикле hello_html_m26397cdd.gif в реальном двигателе будет соответствовать подача топлива gц общей продолжительностью hello_html_m78222869.gif, распределяемой на hello_html_a79c870.gif (до ВМТ) и hello_html_m2241dc3.gif (за ВМТ):

hello_html_777c6299.gif

Изменение соотношения между hello_html_35c77f44.gif и hello_html_3c7f268f.gif при неизменном hello_html_m4db1b916.gif в идеальном цикле соответствует изменению соотношения между углами начала hello_html_a79c870.gif и конца hello_html_m2241dc3.gif подачи топлива при неизменном hello_html_m78222869.gif увеличению hello_html_35c77f44.gif в идеальном цикле будет соответствовать увеличение угла опережения подачи топлива hello_html_a79c870.gif в реальном цикле.

На рис. 10.3, а, б показаны идеальные циклы 1 (исходный), 2 (при увеличенной доле hello_html_35c77f44.gif), 3 (при уменьшенной доле hello_html_35c77f44.gif), а на рис. 10.3, в — соответствующие им углы подачи топлива hello_html_a79c870.gif и hello_html_m2241dc3.gif. Наименьший теплоотвод Q2 соответствует циклу 2 (площадь под кривой аb2 см. рис. 10.3, б), а наибольший — циклу 3 hello_html_m6a811d44.png

(площадь под кривой ab3), т. е. Q2(2) <Q2(1)< Q2(3).

Так как hello_html_1294cc1c.gif и по условию Q1 неизменна, то hello_html_78f69b2a.gif

Таким образом, перераспределение количества подводимой теплоты Q1 в сторону увеличения hello_html_35c77f44.gif и сокращения hello_html_3c7f268f.gif приводит к росту термического КПД hello_html_m5d0e9bc1.gif идеального цикла. В реальном двигателе этому соответствует увеличение угла опережения подачи топлива. Отсюда следует, что повысить экономичность работы двигателя можно путем более ранней подачи топлива. Однако при этом увеличение hello_html_35c77f44.gif (см. рис. 10.3, а) сопровождается ростом максимального давления цикла в двигателе это может отрицательно отразиться на надежности работы подшипников и росте механических напряжений в конструктивных элементах, испытывающих давление газов.

Термический КПД идеального цикла со смешанным подводом теплоты

hello_html_714d01fa.gif(10.1)

где е = Va/Vc — степень сжатия; λ = pz/pc— степень повышения давления при сгорании; hello_html_4a51ddff.gif — степень предварительного расширения; hello_html_m679cf308.gif — показатель адиабаты.

Если подставить в формулу (10.1) численные значения показателей, реально достижимые на современном этапе, то окажется, что максимум КПД определяется величиной hello_html_1b072812.gif, т. е. 35 % подводимой к рассматриваемому циклу теплоты является неизбежной потерей.


Литература

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. 2010 Стр. 8-13

Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. 2008 Стр. 8-14

Возницкий И. В. Судовые дизели и их эксплуатация - 1990 г.и. стр. 195-198



7


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Автор
Дата добавления 25.11.2015
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров173
Номер материала ДВ-186333
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх