Влияние момента мгновенного

В В Е Д Е Н И Е

Практические занятия по курсу «Теория ДВС» предусматривает усвоение теоретических материалов названного курса, приобретение опыта проведения теплового расчета двигателя по классической схеме Гриневецкого – Мазинга.

Для большей эффективности в освоении метода теплового расчета студентам необходимо в начале семестра:

- Получить (или выбрать самостоятельно) задание на проведение теплового расчета двигателя из вариантов, предлагаемых в приложении № 1.

- По литературе, макетам, натурным образцам изучить конструкцию базовой модели проектируемого двигателя, оговариваемую заданием.

- Все последующие расчеты в практических заданиях проводить с учетом назначения, степени форсирования проектируемого двигателя по мощности (среднему эффективному давлению) и его конструктивных особенностей, в значительной мере определяемых базовой моделью.

Данные методические указания могут быть использованы студентами специальностей АВТ, АТ при проведении аналогичных расчетов, а также всеми студентами автотракторного факультета при выполнении теплового расчета в курсовом (дипломном) проектировании.

Практическое занятие №1.

Теоретические циклы ДВС.

При рассмотрении теоретических циклов должно быть усвоено определяющее влияние на КПД цикла h_t и среднее давление цикла R_t, характеристики подвода тепла.

Характеристики подвода тепла, задаваемая в относительных величинах, показывает каким образом осуществляется подвод тепла к рабочему телу в функции времени, объема цилиндра (хода поршня) или текущей степени сжатия.

Принципиально подвод тепла может быть осуществлен двумя способами. Первый – мгновенный подвод тепла с бесконечной скоростью в любой момент времени между положениями поршня в мертвых точках. Второй – подвод тепла с некоторой конечной скоростью на участке, называемом продолжительностью подвода тепла.

Основным показателем мгновенного подвода тепла является момент подвода (значение степени сжатия, объема, угла поворота коленвала при которых осуществляется подвод всего тепла).

При подводе тепла с конечной скоростью параметрами, определяющими процесс подвода тепла являются: начало подвода тепла относительно ВМТ, вид характеристики, продолжительность подвода тепла.

Рассмотрим на конкретных примерах влияние на КПД цикла:

- момента мгновенного подвода тепла;

- момента начала подвода тепла при вводе его с конечной скоростью;

- продолжительности ввода тепла.

Влияние момента мгновенного

подвода тепла на КПД цикла.

Влияние момента мгновенного подвода тепла на КПД цикла оценивается согласно выражению:

, (1)

где k – показатель адиабаты;

- текущая степень сжатия, представляющая отношение текущего объема над поршнем V_n к полному объему цилиндра V_a.

При мгновенном подводе тепла в ВМТ

, (2)

где .

Пример:

Дано: ход поршня S = 140 мм;

диаметр цилиндра D = 130 мм;

объем камеры сгорания при положении поршня в ВМТ V_c=120 см³;

рабочее тело – идеальный двухатомный газ (k = 1,4).

Определить влияние момента подвода тепла на КПД.

Подсчитываем рабочий и полный объем цилиндра и степень сжатия в ВМТ (геометрическую степень сжатия):

(л)

(л)

Остальные расчеты по выражению (1) сведем в таблицу 1.

Таблица 1.

№	Vn	en	ht
1.	Va			-----	-----
2.	1/2×(Va)		0.2420	0.2420	0.2420
3.	1/4×(Va)		0.4256	0.1836	0.0918
4.	1/6×(Va)		0.5116	0.0860	0.0430
5.	1/8×(Va)		0.5647	0.0531	0.0265
6.	1/10×(Va)		0.6019	0.0372	0.0186
7.	1/12×(Va)		0.6299	0.0280	0.0140
8.	1/14×(Va)		0.6520	0.0220	0.0110
9.	1/16×(Va)		0.6701	0.0181	0.0090
10.	1/16.5×(Va)	16.5	0.6742	0.0041	0.0082

В таблице показывает приращение КПД при переходе от предыдущего значения степени сжатия к последующему, а скорость приращения.

По данным таблицы 1 построим графики (рис.1 и 2).

Из графиков на рис.1 и 2 следует, что мгновенный тепла в ВМТ обеспечивает максимальное значение КПД. Поэтому класическая термодинамика и ограничивается рассмотрением цикла с мгновенным подводом тепла в ВМТ.

Важно заметить, что по мере увеличения КПД цикла возрастает, однако скорость его роста постоянно уменьшается. Начиная со значения =12 дальнейший ее рост приводит к весьма незначительному увеличению h_t. Поэтому в практике не всегда целесообразно стремиться к увеличению к увеличению , если при этом учесть появление ряда негативных факторов (рост механических потерь, тепловой и механической нагруженности деталей двигателя).

С увеличением объема цилиндра (рис.1) экономичность использования тепла в цикле резко уменьшается. При перемещении поршня от ВМТ до , (что соответствует примерно изменению угла поворота в 90°) КПД цикла снижается примерно в 3 раза.

Из этого факта вытекает, что борьба за экономичность цикла должна сводиться к организации подвода тепла в непосредственной близости к ВМТ.

Примеры для самостоятельного решения:

Необходимо провести расчет КПД циклов с мгновенным подводом тепла между положениями поршня в мертвых точках по данным одного из вариантов в табличном виде, дать графическое изображение результатов расчета и сделать выводы.