Теоретические положения

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ НА ТЕРМИЧЕСКИЙ КПД ЦИКЛА

Методические указания к лабораторной работе по дисциплинам «Техническая термодинамика» для студентов направления подготовки 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника», «Теплотехника» для студентов направления подготовки 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», «Теоретические основы теплотехники» для студентов направления подготовки 241100.62 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии» всех форм обучения

Составители И.В. Дворовенко

Д.И. Дворовенко

Рассмотрены и утверждены

на заседании кафедры

Протокол № от

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

направления подготовки 140100

Протокол № от

Электронная копия

находится в библиотеке

главного корпуса КузГТУ

Кемерово 2013

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Целью лабораторной работы является изучение циклов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

В ходе работы студенты выбирают исследуемый цикл, задают значения характеристик цикла, начальные температуру и давление. Задачей исследования является изучение влияния характеристик циклов ДВС на термический КПД цикла.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Циклы ДВС являются прямыми термодинамическими циклами, в которых полезная работа совершается за счет расширения газа, а подвод теплоты осуществляется сгоранием топлива внутри двигателя. Данные двигатели широко используются в транспортных машинах.

Термодинамика изучает обратимые циклы, в которых в качестве рабочего тела принимают идеальный газ с постоянной теплоемкостью, имеющий свойства воздуха. Изобарная теплоемкость в циклах равна 1000 Дж/(кг×К), показатель адиабаты – 1,4.

– степень сжатия

,

– степень повышения давления

,

– степень предварительного расширения или степень изобарного расширения

,

где , , , – удельный объем газа в характерных точках цикла (рис. 1, в), м³/кг; , – абсолютное давление в характерных точках цикла, бар.

В цикле с подводом теплоты при постоянном давлении степень повышения давления , в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме степень предварительного расширения , поэтому на диаграммах точки 2 и 3 в цикле Дизеля и 3 и 4 в цикле Отто совпадают.

Термический КПД любого цикла определяют по уравнению:

,

где - количество теплоты, подведенной в цикле к рабочему телу, кДж/кг; - количество отведенной от рабочего тела теплоты, кДж/кг.

В изохорном процессе к рабочему телу будет подведена теплота:

,

в изобарном процессе:

,

в изохорном процессе будет отведена теплота:

,

где , , , , – температуры в характерных точках цикла
(рис. 2, в), К; , – изохорная и изобарная теплоемкости, кДж/(кг×К); – показатель адиабаты.

В цикле с комбинированным подводом теплоты:

;

в цикле с подводом теплоты при постоянном давлении ():

,

;

в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме ():

,

.

Термический КПД цикла Тринклера равен

,

термический КПД цикла Дизеля:

,

термический КПД цикла Отто:

.