Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
МУ по выпол-ю РГР.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
04.09.2019
Размер:
1.58 Mб
Скачать

3.1.2 Циклы поршневых двигателей

Д вигатели внутреннего сгорания наиболее распространенный тепловой двига­тель в мире. Исключительная роль двигателя внутреннего сгорания в энергетике сельского хозяйства. Они являются источниками энергии тракторов, автомобилей, комбайнов, различных сельскохозяйственных машин и установок, применяемых в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности.

В зависимости от способа подвода теплоты различают три термодинамических цикла двс:

1) цикл с подводом теплоты при ν=const (рисунок 2.1а);

2) цикл с подводом теплоты при Р=const (рисунок 2.1б);

3) цикл со смешанным подводом теплоты при ν=const и Р= const (рису­нок 2.1в).

По циклу со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера) работают все дви­гатели с внутренним смесеоб­разованием (без компрессорные ди­зели).

Цикл с подводом теплоты при ν=const (цикл Отто) характерен для двигателей с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые двигатели).

Двигатели, работающие с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Ди­зеля), в настоящее время не находят применение и поэтому не рассматриваются.

Сравнение обобщенного цикла с циклом поршневого двс с подводом теплоты при ν=const и Р=const показывает, что в цикле со смешанным подводом теплоты ευ=1, параметр бкдет равен

так как υ32 и (υ12)КК ; Р21=(υ12)КК и Р43, Р32=λ.

Тогда термический кпд обобщенного цикла с учетом полученного соотношения примет вид

(1.14)

Работа цикла подсчитывается с учетом термического кпд смешанного цикла

Wц=q1-q2tcмּq1 (1.15)

Количество подведенной теплоты q1 подсчитывается по формуле 1.9, а количество отведенной теплоты с учетом того, что ευ=1 и λркּλ

q2=cυּT1(λּρк-1) (1.16)

Если цикл с подводом теплоты при υ=const, то ευ=1, ρ=1 формула 1.14 принимает вид

(1.17)

Таким образом, термический кпд цикла со смешанным подводом теплоты зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε, λ, ρ). С увеличением ε, λ и уменьшением ρ, ηt цикла со смешанным подводом теплоты увеличивается.

У цикла с подводом теплоты при υ=const термический кпд зависит от свойства рабочего тела (К) и конструкции двигателя (ε).

Одним из важнейших показателей работы двигателей внутреннего сгорания является среднее цикловое давление Рt, определяемое отношением удельной работы цикла WЦ к рабочему объёму цилиндра двигателя (рисунок 2, в).

(1.18)

Если в место работы подставим его значение, то получим:

, (1.19)

где ηt определяется по формуле 1.14 для цикла со смешанным подводом теплоты.

Для цикла с подводом теплоты при υ=const

, (1.20)

где ηt определяется по формуле 1.17.

3.1.3 Циклы газотурбинных установок

В газотурбинных установках подвод теплоты к рабочему телу происходит при p=const или υ=const. На рисунке 3 представлена схема наиболее распространенного типа газотурбинной установки со сгоранием топлива при p=const, а на рисунке 4 ее цикл в координатах Р,υ и T,S.

Рисунок 3 Принципиальная схема ГТУ с подводом теплоты при p=const

Рисунок 4 Диаграммы циклов ГТУ с подводом теплоты при p=const

Компрессор К, расположенный на одном валу с газовой турбиной Т, засасывающей атмосферный воздух с давлением Р1 и сжимая его с повышением давления Р2 нагнетает в камеру сгорания КС. Туда же топливным насосом ТН, приводимым в действие газовой турбиной, подается жидкое топливо. Топливо распыляется форсункой и сгорает в камере сгорания КС.

Сгорание происходит при постоянном давлении. Из камеры сгорания газы поступают в турбину, приводят ее в действие, а затем выбрасываются в атмосферу.

Идеальный цикл ГТУ состоит из двух адиабат и из двух изобар. В компрессоре К происходит адиабатное 1-2 сжатие рабочего тела до давления Р2, затем изобарный 2-3-4 подвод теплоты q1 в камере сгорания КС, адиабатное 4-5 расширение газов на лопатках газовой турбины Т и изохорный 5-6-1 отвод теплоты к холодному источнику (внешней среде).

В рассматриваемом цикле λр=λ-1 и формула термического кпд 1.11 примет вид

(1.21)

Так как Р42=λ=1, Р25= Р21=(ν12)КК;

ν42=ρ, ν21=1/ε, ν61= ν51ν

Тогда

И термический кпд цикла 1.21 примет вид

(1.22)

В газотурбинных двигателях часто в место степени сжатия ε принимают степень повышения давления в компрессоре β=Р21. Так как (ν12)КК= Р21=β, то

(1.23)

Как видно из формулы 1.23 термический кпд цикла зависит от работы компрессора, сжимающего воздух и свойства рабочего тела (показателя адиабаты К). Чем выше показатель адиабаты К, большее сжатие воздуха компрессором (больше ε или β), тем выше fη.

При изменении нагрузки ГТУ (процесс расширения показан штриховыми линиями на рисунке 4) степень сжатия и показатель адиабаты К не меняются, поэтому ηt=const.

Удельная работа цикла при λр=1,λ=1,ευ

(1.24)