Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 108
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
— степень повышения давления в изохорическом процессе 2—3.
КПД цикла также может быть выражен эквивалентным уравнением:
здесь
— общая степень повышения давления в цикле.
При π = 1 цикл Хамфри вырождается в цикл Ленуара, по которому работает клапанный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель на месте (при отсутствии напора встречного потока воздуха).
Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.
Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:
Рисунок 4
КПД цикла Дизеля:
где
— степень сжатия, 
— коэффициент предварительного расширения, k — показатель адиабаты.
3. Цикл Отто и его применения
Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.
Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто.
Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
Рисунок 5
КПД цикла Отто:
где
— степень сжатия, k — показатель адиабаты.
Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания получаем термодинамический цикл, называемый циклом Отто, который активно применяется в двигателестроении.
В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 – процессу горения топлива, адиабата 3-4 – расширению продуктов сгорания, наконец, изохора 4-1 соответствует в четырехтактном двигателе сразу двум процессам–выхлопу отработавших газов и всасыванию новой порции рабочей смеси, а в двухтактном двигателе– выхлопу и продувке цилиндра.
Таким образом, идеализация работы двигателя сводится в основном к тому, что химическая реакция горения, сопровождающаяся выделением тепла, заменяется обратимым подводом тепла извне, а смена рабочего тела заменяется процессом, происходящим с одним и тем же рабочим телом, но сопровождающиеся отводом тепла.
Термический к.п.д. цикла Отто составляет
.
Разделив и умножив числитель дроби на Т1, а знаменатель на Т2, получим
.
Сравнив адиабаты 1-2 и 3-4, можно показать, что
и, следовательно,
.
Основной характеристикой цикла Отто является степень сжатия
, т. е. отношение всего объема цилиндра к объему камеры сжатия. Чтобы найти зависимость термического к.п.д. oт степени сжатия, используем формулу:
, откуда получаем 
.
Из этого выражения видно, что термический к.п.д. цикла Отто зависит только от степени сжатия и с ее, увеличением возрастает.
Переходя к циклам двигателей постепенного сгорания рассмотрим устройство и работу четырехтактного дизеля. Главные части этого двигателя – цилиндр 1, поршень 2, шатун 3 и коленчатый вал 4. В крышке имеются всасывающий клапан 5, выхлопной клапан 6.
Рисунок 6
На индикаторной диаграмме двигателя т1 соответствует крайнему верхнему положению поршня. Когда поршень подходит к этому положению, открывается всасывающий клапан и начинается первый ход поршня сверху вниз со всасыванием наружного воздуха. Этот процесс идет при небольшом разрежении в цилиндре и изображается линией 1-2. Перед началом следующего хода поршня всасывающий клапан закрывается и второй ход поршня (снизу вверх) сопровождается сжатием воздуха
Степень сжатая в этих двигателях бывает высокой (ε = 12÷20), поэтому при сжатии воздуха сильно повышается давление, а вместе с ним и температура, которая в конце сжатия получается на 200 – 300°С выше температуры самовоспламенения топлива. Поэтому, когда в начале третьего хода (сверху вниз) через форсунку впрыскивается порция топлива, последнее по мере поступления в цилиндр воспламеняется и сгорает.
За время сгорания топлива поршень успевает отойти от своего крайнего положения на некоторую часть хода, поэтому при горении давление не возрастает резко, как в двигателях быстрого сгорания, а остается более или менее постоянным и процесс горения Остальная часть третьего хода поршня сопровождается расширением продуктов сгорания, поэтому этот ход является рабочим.
Перед началом следующего хода открывается выхлопной клапан и во время четвертого хода (снизу вверх) отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Этот процесс происходит при давлении в цилиндре несколько большем, чем атмосферное.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе были рассмотрены термодинамические циклы Карно, Хамфри , Дизеля, Рейтлингера. Акцент сделан на цикле Отто.
Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто. Данный цикл важен для анализ и проектирования тепловых машин, в частности двигателей.
Законы, которым подчиняется действие тепловых машин, одновременно являются и общими термодинамическими законами.
Первый общий закон — это принцип эквивалентности.
Вторым общим законом является принцип Карно.
Для производства работы тепловой машиной над источником работы необходимо наличие по крайней мере двух источников теплоты с различными температурами — нагревателя и холодильника.
Для производства работы тепловой машиной теплота должна не только исчезнуть (принцип эквивалентности), но и «упасть» (принцип Карно).
При холодильном цикле теплота не только возникает (принцип эквивалентности), но и «поднимается» (принцип Карно).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
КПД цикла также может быть выражен эквивалентным уравнением:
здесь
— общая степень повышения давления в цикле.При π = 1 цикл Хамфри вырождается в цикл Ленуара, по которому работает клапанный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель на месте (при отсутствии напора встречного потока воздуха).
Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.
Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:
-
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела; -
2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу; -
3—4 адиабатное расширение рабочего тела; -
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
Рисунок 4
КПД цикла Дизеля:
где
— степень сжатия, — коэффициент предварительного расширения, k — показатель адиабаты.3. Цикл Отто и его применения
Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.
Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто.
Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:
-
1—2 адиабатное сжатие рабочего тела; -
2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу; -
3—4 адиабатное расширение рабочего тела; -
4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.
Рисунок 5
КПД цикла Отто:
где
— степень сжатия, k — показатель адиабаты.Идеализируя рабочий цикл двигателей быстрого сгорания получаем термодинамический цикл, называемый циклом Отто, который активно применяется в двигателестроении.
В этом цикле адиабата 1-2 соответствует процессу сжатия рабочей смеси, изохора 2-3 – процессу горения топлива, адиабата 3-4 – расширению продуктов сгорания, наконец, изохора 4-1 соответствует в четырехтактном двигателе сразу двум процессам–выхлопу отработавших газов и всасыванию новой порции рабочей смеси, а в двухтактном двигателе– выхлопу и продувке цилиндра.
Таким образом, идеализация работы двигателя сводится в основном к тому, что химическая реакция горения, сопровождающаяся выделением тепла, заменяется обратимым подводом тепла извне, а смена рабочего тела заменяется процессом, происходящим с одним и тем же рабочим телом, но сопровождающиеся отводом тепла.
Термический к.п.д. цикла Отто составляет
.Разделив и умножив числитель дроби на Т1, а знаменатель на Т2, получим
.Сравнив адиабаты 1-2 и 3-4, можно показать, что
и, следовательно,
. Основной характеристикой цикла Отто является степень сжатия
, т. е. отношение всего объема цилиндра к объему камеры сжатия. Чтобы найти зависимость термического к.п.д. oт степени сжатия, используем формулу: , откуда получаем . Из этого выражения видно, что термический к.п.д. цикла Отто зависит только от степени сжатия и с ее, увеличением возрастает.
Переходя к циклам двигателей постепенного сгорания рассмотрим устройство и работу четырехтактного дизеля. Главные части этого двигателя – цилиндр 1, поршень 2, шатун 3 и коленчатый вал 4. В крышке имеются всасывающий клапан 5, выхлопной клапан 6.
Рисунок 6
На индикаторной диаграмме двигателя т1 соответствует крайнему верхнему положению поршня. Когда поршень подходит к этому положению, открывается всасывающий клапан и начинается первый ход поршня сверху вниз со всасыванием наружного воздуха. Этот процесс идет при небольшом разрежении в цилиндре и изображается линией 1-2. Перед началом следующего хода поршня всасывающий клапан закрывается и второй ход поршня (снизу вверх) сопровождается сжатием воздуха
Степень сжатая в этих двигателях бывает высокой (ε = 12÷20), поэтому при сжатии воздуха сильно повышается давление, а вместе с ним и температура, которая в конце сжатия получается на 200 – 300°С выше температуры самовоспламенения топлива. Поэтому, когда в начале третьего хода (сверху вниз) через форсунку впрыскивается порция топлива, последнее по мере поступления в цилиндр воспламеняется и сгорает.
За время сгорания топлива поршень успевает отойти от своего крайнего положения на некоторую часть хода, поэтому при горении давление не возрастает резко, как в двигателях быстрого сгорания, а остается более или менее постоянным и процесс горения Остальная часть третьего хода поршня сопровождается расширением продуктов сгорания, поэтому этот ход является рабочим.
Перед началом следующего хода открывается выхлопной клапан и во время четвертого хода (снизу вверх) отработавшие газы выталкиваются из цилиндра. Этот процесс происходит при давлении в цилиндре несколько большем, чем атмосферное.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе были рассмотрены термодинамические циклы Карно, Хамфри , Дизеля, Рейтлингера. Акцент сделан на цикле Отто.
Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто. Данный цикл важен для анализ и проектирования тепловых машин, в частности двигателей.
Законы, которым подчиняется действие тепловых машин, одновременно являются и общими термодинамическими законами.
Первый общий закон — это принцип эквивалентности.
Вторым общим законом является принцип Карно.
Для производства работы тепловой машиной над источником работы необходимо наличие по крайней мере двух источников теплоты с различными температурами — нагревателя и холодильника.
Для производства работы тепловой машиной теплота должна не только исчезнуть (принцип эквивалентности), но и «упасть» (принцип Карно).
При холодильном цикле теплота не только возникает (принцип эквивалентности), но и «поднимается» (принцип Карно).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
«Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства» Ю. Н. Цветков, С. С. Аксенов, В. М. Шульман — Л.: Судостроение, 1972.— 191 с. -
«Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов» В. С. Мартыновский — М.: Энергия, 1979.— 285 с. -
«Термоэлектрическое охлаждение - все впереди» Д. А. Тайц – 2010. -
«Термоэлектрическое охлаждение компьютерных элементов» Е. А. Рудометов – 2004. -
«Термоэлектрические охладители» Под ред. А.Л. Вайнера. - М.: Радио и связь, 1993. -
«Энциклопедия устройств на полевых транзисторах» В.П. Дьяконов, А. А. Максимчук, A.M. Ремнев, В.Ю. Смердов - М.: СОЛОН-Р, 2002. -
«Термоэлементы и термоэлектрические устройства. Справочник» Л. И. Анатычук, 1979. -
«Термоэлектрическое охлаждение. Текст лекций.» Л. П. Булат, М.В. Ведерников, А.П. Вялов, СПб, 2002. -
«Термоэлектрическое охлаждение: состояние и перспективы» Л.П. Булат, СПб, 1999.