5.1 Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла
По формуле вычисляем ηt для нескольких значений:
ε=0,75ε-1,25ε
при постоянных (заданных) значениях λ и ρ:
|
ε1=0,75*18,5=13,875 ε2=0,85*18,5=15,725 ε3=0,95*18,5=17,575 |
ε4=1,05*18,5=19,425 ε5=1,15*18,5=21,275 ε6=1,25*18,5=23,125 |
ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))
ηt1=1-1/(13,8750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5761
ηt2=1-1/(15,7250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,5954
η3=1-1/(17,5750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6118
ηt4=1-1/(19,4250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6260
ηt5=1-1/(21,2750,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6384
ηt6=1-1/(23,1250,3717)*(1,5*21,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))=0,6494
Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла показано в приложении 2.
5.2 Влияние степени повышения давления на теоретический КПД цикла
По формуле ηt для нескольких значений:
λ=0,75λ-1,25λ
при постоянных значениях ε и ρ
|
λ1=0,75*1,5=1,125 λ2=0,85*1,5=1,275 λ3=0,95*1,5=1,425 |
λ4=1,05*1,5=1,575 λ5=1,15*1,5=1,725 λ6=1,25*1,5=1,875 |
ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))
ηt1=1-1/(18,50,3717)*(1,125*21,3717-1)/(1,125-1+1,3717*1,125*1)=0,6127
ηt2=1-1/(18,50,3717)*(1,275*21,3717-1)/(1,275-1+1,3717*1,275*1)=0,6159
ηt3=1-1/(18,50,3717)*(1,425*21,3717-1)/(1,425-1+1,3717*1,425*1)=0,6182
ηt4=1-1/(18,50,3717)*(1,575*21,3717-1)/(1,575-1+1,3717*1,575*1)=0,6199
ηt5=1-1/(18,50,3717)*(1,725*21,3717-1)/(1,725-1+1,3717*1,725*1)=0,6212
ηt6=1-1/(18,50,3717)*(1,875*21,3717-1)/(1,875-1+1,3717*1,875*1)=0,6222
Влияние степени повышения давления на термический КПД цикла показано в приложении 2.
5.3 Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла
По формуле ηt для нескольких значений:
ρ=0,75ρ-1,25ρ
при постоянных значениях λ и ε
|
ρ1=0,75*2=1,5 ρ2=0,85*2=1,7 ρ3=0,95*2=1,9 |
ρ4=1,05*2=2,1 ρ5=1,15*2=2,3 ρ6=1,25*2=2,5 |
ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1))
ηt1=1-0,338*(1,5*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,5-1))=0,6427
ηt2=1-0,338*(1,7*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,7-1))=0,6331
ηt3=1-0,338*(1,9*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(1,9-1))=0,6237
ηt4=1-0,338*(2,1*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,1-1))=0,6146
ηt5=1-0,338*(2,3*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,3-1))=0,6058
ηt6=1-0,338*(2,5*1,51,3717-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2,5-1))=0,5974
Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла показано в приложении 2.
Результаты расчетов представлены в виде таблицы.
Результаты исследования цикла ДВС.
|
Характеристики цикла |
Постоянные параметры |
||||||||||||||||||
|
λ |
ρ |
ε |
λ |
ε |
ρ |
||||||||||||||
|
1,5 |
1,7 |
13,5 |
1,5 |
13,5 |
1,7 |
||||||||||||||
|
Переменные параметры и их значения |
|||||||||||||||||||
|
ε1 |
ε2 |
ε3 |
ε4 |
ε5 |
ε6 |
ρ1 |
ρ2 |
ρ3 |
ρ4 |
ρ5 |
ρ6 |
λ1 |
λ2 |
λ3 |
λ4 |
λ5 |
λ6 |
||
|
13,875 |
15,725 |
17,575 |
19,425 |
21,275 |
23,125 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
1,125 |
1,275 |
1,425 |
1,575 |
1,725 |
1,875 |
||
|
ηt % |
57,6 |
59,5 |
61,2 |
62,6 |
63,8 |
64,9 |
64,3 |
63,3 |
62,4 |
61,5 |
60,6 |
59,7 |
61,3 |
61,6 |
61,8 |
62,0 |
62,1 |
62,2 |
|
5.4 Анализ
В ДВС с воспламенением рабочей смеси (около ВМТ) от электрической искры время сгорания очень мало, в связи, с чем допустимо принять, что процесс подвода теплоты осуществляется при постоянном объеме (процесс 3 – 2 и процесс 5 – 1). В рассматриваемом цикле степень предварительного расширения ρ равна единице.
Таким образом, термический КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объеме зависит от свойств рабочего тела и конструкции двигателя. Это иллюстрируется графиком (приложение 2), который показывает, что термический КПД двигателя увеличивается по мере увеличения степени сжатия ε.
Нагрузка на двигатель в термодинамическом цикле характеризуется количеством теплоты, подводимый к рабочему телу от горячего источника. Для цикла с подводом теплоты при постоянном объеме(V=const).
Следовательно, нагрузка при заданных значениях Сv и Т2 пропорциональна степени повышения давления λ и не зависит от степени сжатия ε. Это свидетельствует о том, что термический КПД при изменении нагрузки не меняется.
Показывает, что с увеличением количества подведенной теплоты (степень повышения давления λ) среднее давление цикла ρ также увеличивается.
В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия при такте сжатия сжимается чистый воздух. Вблизи от ВМТ в цилиндр двигателя через форсунку впрыскивается распыленное топливо, которое в среде горячего воздуха самовоспламеняется и сгорает.
Процесс подвода теплоты к рабочему телу принимается в этом случае изобарным (Р=const).
ηt=1-1/(εk-1)*(λ*ρk-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1)).
Данная формула показывает, что термический КПД рассматриваемого цикла увеличивается при возрастании степени сжатия ε (приложение 2) и уменьшается при возрастании степени предварительного расширения ρ (приложение 2).
При увеличении нагрузки двигателя, то есть при увеличении количества подведенной теплоты, увеличивается степень предварительного расширения ρ и не изменяется степень сжатия. Следовательно, по мере увеличения нагрузки двигателя термический КПД цикла при постоянном давлении уменьшается (приложение 2). Это подтверждается sT – диаграммой (приложение 1), показывающей, что по мере увеличения подвода теплоты выигрыш в работе цикла от дополнительных количеств теплоты постепенно уменьшается.
Список используемой литературы
1. Бошнякович Ф.В., Техническая термодинамика. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1955.-ч1; 1956.-ч2.
2. Бродянский В.М., Эксергетический метод и его изложение. – М.: Мир, 1967. -247с.
3. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -2-е. – М.: Наука, 1972г.
