Расчет параметров в характерных точках цикла

Цикл со смешанным подводом теплоты (цикл Тринклера)

Цикл со смешанным подводом теплоты – цикл Тринклера – характерен для так называемых бескомпрессорных двигателей тяжелого топлива.

Особенности: механическое распыление горючего (с помощью плунжерного насоса), внутреннее смесеобразование, самовоспламенение от сжатого до высокой температуры воздуха.

Это теоретический цикл всех современных транспортных и стационарных дизелей.

Изобразим цикл на рабочей и тепловой диаграмме (рис.3).

Рис.3. Цикл Тринклера. Рабочая (p-v) и тепловая (T-s) диаграммы.

Рассмотрим термодинамические процессы цикла:

1-2 – адиабатное сжатие,

2-3 – изохорный подвод теплоты,

3-4 – изобарный подвод теплоты,

4-5 – адиабатное расширение,

5-1 – изохорный отвод теплоты.

Характеристики цикла:

- степень сжатия (отношение объемов в начале и конце процесса сжатия 1-2).

- степень повышения давления (отношение давлений в процессе изохорного подвода теплоты).

- степень предварительного расширения (отношение объемов в процессе изобарного подвода теплоты).

При анализе считают известными: состояние рабочего тела в т.1( Т₁, p₁) и характеристики цикла ε, λ, ρ. Вместо одной из характеристик может быть задана максимальная температура или максимальное давление.

Расчет цикла заключается в определении:

· параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (p, T, v),

· энергетических характеристик цикла: подводимой удельной теплоты q₁, отводимой удельной теплоты q₂, цикловой работы l_ц и термического КПД цикла η_t .

Расчет параметров в характерных точках цикла

Для определения параметров состояния в точке 2 рассмотрим процесс 1-2 - адиабатное сжатие. Запишем уравнение адиабатного процесса в следующем виде:

pv ^k = const, или .

Выразим из уравнения давление в т.2:

.

Для определения температуры в т.2 запишем уравнение адиабатного процесса в виде:

Tv^k-1=const, или T₁v₁^k-1=T₂v₂^k-1.

Отсюда:

.

Для определения параметров состояния в точке 3 рассмотрим процесс 2-3 - изохорный процесс с подводом теплоты, при этом давление возрастает пропорционально температуре:

.

Давление в т.3 можно рассчитать по формуле:

.

Температура в т.3:

.

Для определения параметров состояния в точке 4 рассмотрим процесс 3-4 – изобарное расширение с подводом теплоты, при этом удельный объем возрастает пропорционально температуре:

.

Давление в т.4: р₄=р₃.

Температура в т.4:

.

Определим параметры состояния в точке 5.

Рассмотрим процесс 4-5 - адиабатное расширение. Используя уравнение адиабатного процесса, получим выражение для абсолютного давления в т.5:

Для определения абсолютной температуры в т.5 рассмотрим изохорной процесс 5-1.

Для изохорного процесса:

.

Отсюда:

.

Определив таким образом давление и температуру в характерных точках,можно рассчитать удельный объем v в каждой точке, используя уравнение Клапейрона.

.