2.17 Mb.НазваниеРоссийская Академия Наук Дагестанский Научный Центр Сборник научных трудов по термодинамическим циклам Ибадуллаевастраница9/14И К КамиловаДата конвертации25.12.2012Размер2.17 Mb.Тип 9 Формула расчета наивыгодной степени сжатия теоретического расчетного цикла: Согласно термодинамике в идеальных циклах адиабатические процессы сжатия и расширения уравновешивают друг друга. Т.е. сумма работ (отрицательная работа сжатия + положительная работа расширения) или изоэнтроп в них равна нулю. « энтропия системы сохраняется постоянной только в обратимом (равновесном) адиабатном процессе. На этом основании обратимый адиабатный процесс называется изоэнтропным». (Теплотехника, стр. 45). Так, в гипотетической тепловой машине со степенью сжатия e.=5, работающей по циклу Карно, температура Т2 завершения процесса адиабатического расширения и начала изотермического сжатия составила бы 17690К. Разомкнутый термодинамический цикл со степенью сжатия e.=5 тоже завершается при указанной температуре Т2=Тb=17690К, но рабочее тело выбрасывается в окружающую среду. В систему поступает новое рабочее тело при температуре Та равной температуре окружающей среды (во всех расчетах данные о количестве располагаемой теплоты Qт, температуре Т, температуры начала сжатия Та автор берет из расчетов И.М. Ленина на стр. 16-17 т.1). Является бесспорным фактом то, что по мере увеличения степени сжатия механические потери двигателя увеличиваются. Т.е. в действительных циклах процессы сжатия и расширения не являются адиабатическими. В теории ДВС есть ни чем не обоснованные предположения о том, что допустимые пределы степени сжатия бензиновых двигателей находятся в районе 13-14, а для дизельных двигателей в районе 23-25. Также делается предположение о том, что при превышении некоей величины степени сжатия количество отрицательной работы цикла начнет превышать количество положительной работы. Но формулы, которая позволила бы рассчитать величину наивыгодной степени сжатия, в теории ДВС нет. Базой для определения наивыгодной степени сжатия предлагается следующая формулировка расчета: Наивыгодный эффективный КПД будет иметь тот теоретический расчетный цикл, в котором энергия работы сжатия будет равна половине количества располагаемой теплоты. Та=350К, Тс=1600 К, Тz=4100 К, Тz-Та=3750 Тz- Тс=2500= Т, Тс-Та=1250, Тb=8960К, Тb-Та=546, При перечисленных условия: ek-1=4,574, e=77 В теоретическом цикле при степени сжатия e=77 работа адиабатического сжатия L2=Q2 или QТ=2L2 ( Т=2х1250) и термический КПД будет иметь максимальную величину t=1-(Тb-Та)/Тz-Та=85,44%. (Принятая в теории формула расчета термического КПД имеет вид: t=1-(Тb-Та)/Тz-Тс). Согласно второму закону термодинамики КПД термодинамической системы будет равен нулю, если при совершении работы количество отдаваемой на компенсацию теплоты будет равно количеству теплоты подводимой к рабочему телу. К идеальным и теоретическим циклам это положение не применимо, поскольку для них не существует понятия «механических потерь». Но в действительных циклах суммарная мощность механических потерь и других видов тепловых потерь могут уравновесить индикаторную мощность двигателя. В результате этого эффективная работа станет равной нулю. Соответственно этому при дальнейшем увеличении степени сжатия (выше 77) доля отрицательной работы сжатия будет возрастать, а КПД действительного цикла- уменьшаться. Когда расход теплоты достигнет равенства Q=Q2, т.е. количество теплоты, отдаваемой на компенсацию тепловых и механических потерь, будет равна количеству вводимой теплоты, эффективный КПД термодинамической системы станет равным 0. В действительных циклах величина наивыгодной степени сжатия будет располагаться в районе e 50. «Кстати, если рассматривать само название ВМТ (верхняя мертвая точка), то она и называется «мертвая» потому, что в этой точке не совершается никакая работа, т.е. нахождение в этом месте поршня не имеет смысла с точки зрения полезности, хотя в этот момент в двигателе и создается максимальное давление. Из-за того, что в ВМТ сила приложенная к коленвалу не совершает работу, вся нагрузка от приложенной силы передается на опорные шейки коленвала, что приводит к перегрузке кривошипно-шатунного механизма, и резкого снижения ресурса двигателя. Также в ВМТ самые максимальные тепловые потери, т.к. тепловая энергия не преобразовывается в механическую, то вся теплота передается интенсивно в окружающую среду через систему охлаждения». (Сборник МГТУ, стр. 110). Если исходить из условий задачи найти точку наивысшего эффективного КПД и наивысшей эффективности действительного цикла, то надо согласиться с тем, что эта точка в координатах линии, отображающей процесс движения поршня, должна иметь единственный начальный признак: наименьший удельный расход теплоты для получение единицы работы. После этого определить направление более эффективного движения поршня (в сторону ВМТ или НМТ). После этого определить остальные признаки зоны, в которой должно произойти выделение основного количества теплоты. «Все расчеты современного ДВС ведутся для ВМТ. В современных двигателях повышение степени сжатия приводит к резкому повышению давления в камере сгорания, а так как в этой точке тепловая энергия не преобразовывается в механическую энергию, то происходит тепловой удар по поршню и головке блока. В этом случае тепло интенсивно отводится на охлаждение через систему охлаждения, и способствует не рациональному использованию топлива. (Сборник МГТУ, стр.111). «Постепенное тепловыделение выгоднее мгновенного в связи с уменьшением потерь теплоты в охлаждающую среду и механических потерь двигателя».(Учебник МАДИ (ГТУ), стр.169). Согласно теории на расширении до достижения поршнем точки b диаграммы наибольшие потери теплоты происходят в стенки цилиндра. Вторая по величине группа потерь- трение. Количество теплоты отводимой в стенки цилиндра зависит от температуры рабочего тела, площади контакта рабочего тела со стенками, массы и плотности рабочего тела, которая приходится на эту площадь (удельная поверхность охлаждения) и времени контакта. Поэтому одновременные процессы тепловыделения и расширения должны протекать на основе принципов: Чем большее количество от выделяющейся в каждый момент теплоты в тот же момент будет превращаться в работу, тем меньше будет разрыв между величинами Тс и Тz и тем меньше будет величина тепловых потерь двигателя в систему охлаждения. Чем большее количество от выделяющейся в каждый момент теплоты в тот же момент будет превращаться в работу, тем меньше будет разрыв между величинами Рс и Рz и тем меньше будет величина механических потерь двигателя на трение. Чем меньше будет разрыв между интенсивностью расширения газов и интенсивностью тепловыделения, тем меньше будут и тепловые и механические потери. В виду перечисленных моментов главным фактором, определяющим экономичность и эффективность участка тепловыделения-расширения действител
Формула расчета наивыгодной степени сжатия теоретического расчетного цикла
Комментариев нет:
Отправить комментарий