Файл: Термодинамические основы теории тепловых машин учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 144

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Термический к. п.д. этого цикла можно написать также через отношение площадей на диаграмме Т—-S (рис. 50), выражающих соответствующие количества тепла,

г __ ил. а — с —z — b а

пл. 1 — а — b —2 — 1

пл. l — c — z — 2 — l

пл. 1 — с — z — 2 — 1

Рис. 50

В соответствии с формулой (150) термический к. п.д. цикла с 'подводом тепла при V — const возрастает с увеличением степени сжатия s и показателя адиабаты к.

Если в формуле (150) заменить г*-1 через отношение

 

Л

то

f\t =

1

1тп

050')

Тп

 

Th

 

 

 

 

 

Нетрудно доказать, что отношение

Т

 

 

—— равно отношению сред­

них температур на участках b—а

 

не

 

и с—г (подвода

(отвода тепла)

тепла). Поскольку с увеличением степени сжатия

Т

отношение 1——

Тс

(а следовательно, и отношение средних температур на участках от­ вода и подвода тепла) уменьшается, то повышается.

Аналогичным образом проявляется и влияние показателя адиа­ баты k (уменьшение тсѵ ). Увеличение k при сохранении е и \Q X

10*

147

приводит к уменьшению отношения

Г,

(а следовательно,.

Тг

и отношения средних температур на

Ть

участках отвода и подвода,

тепла) и повышению гу.

Изменение степени повышения давления X при неизменных ве­ личинах 6 и А не приводит к изменению отношения средних тем­ ператур на участках отвода и подвода тепла и, следовательно, не

влияет на величину

диаграммы Т—5 цикла с подводом

На рис. 51 представлены

тепла при V=aconst с разными степенями

сжатия:

на рис. 51, а

принята одинаковой величина

А Q2, на рис.

51,6 —

величина AQi...

П

5

Рис. 51

Из представленных диаграмм отчетливо видно преимущество-' цикла с более высокой степенью сжатия: действительно (см.

рис. 51,а),

пл. 1 — а — Ь — 2 — 1

пл. 1 - а - b —2—1

ч ; = і пл. 1 — c' — z ' — 2 — 1

1 - пл. 1 — с — z — 2—1

На рис. 52 изображены графически зависимости

от s при

различных величинах к. Из графика

видно, что при

больших зна-

'чениях г (порядка

7 и более) относительное влияние увеличения

$, а следовательно,

и возрастание rit оказывается все менее и ме­

нее значительным.

 

Повышение степени сжатия в двигателях, работающих по циклу с подводом тепла при V —■const, ограничивается опасностью дето­ нации.

§ 3. ЦИКЛ С ПОДВОДОМ ТЕПЛА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

На рис. 53 и 54 представлены диаграммы р— V и Т—S цикла с гподводом тепла к рабочему телу при р=> const.

Цикл состоит из двух

адиабатических

(а— с и z—b), изобари­

ческого (c—z)

и изохорического (Ь—а) процессов. Наряду со сте­

пенью сжатия

£ введем для этого цикла

в качестве характерного

отношения

р =

V

 

 

 

— ------ степень предварительного расширения. Для

двигателей,

 

V£

по такому

циклу, г= | 12—20; р— 1,5—2,5.

работающих

Термический коэффициент полезного действия

 

 

Д(?а

Мтсѵ ( Т„ -

Та)

Ть - Т а

Мкгпсѵ(Тг — Тс)

к(Тя- Т У

Так как Тс = Та2‘

X (

¥

\ S 1

\

V, .1

то

 

 

1! Г-Ь

IX" X

Л

1 —- /7*(ПІ ,

- 1

г * l k ( p -

1 )

I Th Г,

(151 )<

Через отношение площадей на диаграмме Т—5 (см. рис. 54)'

пл. а — с — 2 — b — а _ ^

пл. 1 — а — b — 2 — 1

lt пл. 1 — c — z — 2 — 1

пл. 1 — с — z — 2 — /

Из формулы (151) видно, что термический к. п. д. цикла с под­ водом тепла при р = const увеличивается с повышением степени сжатия в и с уменьшением степени предварительного расширения р.

Зависимости

r\t от г

при различных величинах р и сохранении.

k для цикла с

подводом

тепла

при р = const

представлены на

рис. 55.

 

 

 

 

Увеличение f\t с повышением

г объясняется,

как и для рассмот­

ренного выше цикла, возрастанием средней температуры на участке подвода тепла и соответственно уменьшением отношения средних, температур на участках b—а и с—г.

150

Влияние р на t\f при сохранении з иллюстрируется рис. 56. Увеличение термического к. п. д. при переходе от цикла а—с—z— Ь—а к циклу а—с—z'—Ь'—а, имеющему меньшую величину р, обусловлено уменьшением отношения средних температур на соот­ ветствующих участках отвода и подвода тепла.

Очевидно также, что

 

пл. а — с — z' — b' — а

пл. а — с - г — b — а

пл. 1 — c — z’ — 2 — 1 > Ч / = пл. 1 -с — 2 — 3 — 1

Высокие степени сжатия в дизелях обусловливают сравнитель­ но высокую их экономичность и обеспечивают надежное самовос­ пламенение топлива. Величина г в двигателях этого типа ограни­ чивается возрастанием давлений рабочего тела и соответственно на­ грузок на детали кривошипного механизма.

§4. СМЕШАННЫЙ ЦИКЛ

Всмешанном цикле тепло к рабочему телу подводится сначала

при V = const и затем при р = const. Диаграммы р— V и Т—S цик­ ла показаны на рис. 57 и 58.

151

р

Последовательность осуществления цикла:

 

а—с ■— адиабатическое сжатие рабочего тела;

 

с—у — подвод тепла

к

рабочему

телу в количестве

AQj при

V =>const;

 

 

 

 

 

у—z — подвод тепла

к рабочему

телу в количестве

AQ,' при

р =

const;

 

 

 

 

 

z—Ь — адиабатическое расширение рабочего тела;

 

Ъ—о — отвод тепла

от рабочего

тела в количестве

Д(2г при

V =

const.

 

 

 

 

 

Для

этого цикла: е =

12—20; Х=П,4—2,4; p = il,l—1,6.

Термический коэффициент полезного действия:

 

 

—

_

AQä

_

__ ________ Мтсѵ (Ть — Tg)

_____ =

 

 

 

AQl + AQl

 

Mmcv (Ty — Tc) + Mkmcv(Tt— Ty)

■

 

 

= 1 _

 

ТЬ - Т д _____

 

 

 

 

(Jy - T c) + k {Tz~ T y)'

 

152

Так как

Т. = /> * -’;

ТУ= \Т С—

 

 

 

 

Tz ^ Р Ту = Т / ' -'і.ь-

 

 

\

Ѵ _1=

W

,

 

е У

 

 

то термический к. п.д. смешанного цикла равен

Ѣ

__ ! ___________>-Pfe -

1

(152)

 

 

 

в * - 1 [ X - 1 + £ Х ( р -

I ) ]

 

Следует заметить, что цикл с изохорическим и цикл с изобари­

ческим подводом тепла можно рассматривать как частные

случаи

смешанного: в первом случае при

р=>1 формула (152) переходит

в формулу (150), а

во втором — при X— 1 формула (152)

перехо­

дит в формулу

(151).

 

 

58)

 

Через отношение площадей на диаграмме Т—S (см. рис.

 

_пл. а — с — у — z —- Ь — а

пл. 1 — а — Ь —2 — 1

^

пл. I

с

у

z --- 2‘ - 1

1 — с — у — z —2 — 1

Для этого цикла

 

 

 

 

 

bSi — ASJ

г AS,’ -= MmCy In X-j- Mkmcv \wр = Mmcv ln Xpfc;

 

ASa = ASb -a =

T

 

 

 

Mmcv In —- = — Mmcv In Xpft = — AS,.

Tb

153

Смотрите также файлы