Результирующая работа цикла, среднее индикаторное давление рабочего тела и индикаторная мощность двигателя

Предварительно рассчитаем механическую работу, совершаемую рабочим телом, в каждом термодинамическом процессе.

7.5.1.1 В политропном сжатии a-c к рабочему телу из окружающей среды подводится энергия в механической форме. В этом процессе подводимая энергия затрачивается на повышение внутренней энергии рабочего тела при увеличении температуры, давления и при уменьшении объёма рабочего тела. Количество затраченной энергии в этом процессе рассчитывается по зависимости 4.6.

Wa-c = (Pa*Va – Pc*Vc)/(n1-1) =

= (0.084*10⁶*2.9*10^-3 – 2.6798*10⁶*0.22308*10^-3)/0.35

Wa-c = - 1012.0Дж

Знак минус в значении полученной механической работы указывает на то, что механическая энергия затрачивается на совершение термодинамического процесса.

7.5.1.2. В изохорном процессе c-y подвода энергии в тепловой форме из окружающей среды к рабочему телу механическая энергия не подводится и рабочее тело не совершает механическую работу. Это объясняется тем, что в этом процессе объём рабочего тела не изменяется.

Wc-y = 0

7.5.1.3. В изобарном процессе y-z подвода энергии в тепловой форме из окружающей среды к рабочему телу происходит его расширение. Рабочее тело в этом процессе совершает механическую работу над окружающей средой.

Wy-z = P_z*(V_z - V_y) = 4.2877*10⁶*(3.1674 - 2.2308)*10^-4

Wy-z = 401.6Дж

Эту работу называют механической работой предварительного расширения. Положительное значение этой работы соответствует правилу знаков термодинамики.

7.5.1.4. В политропном расширении z-b рабочеe телo cовершает механическую работу за счёт уменьшения своей внутренней энергии при уменьшении температуры, давления и при увеличении объёма рабочего тела. Работа рабочего тела в этом процессе рассчитывается по зависимости, аналогичной зависимости 4.6.

Wz-b = (Pz*Vz – Pb*Vb)/(n2-1) =

= (4.2877*10⁶*3.1674*10^-4 – 0.30077*10⁶*29*10^-4)/0.2

Wz-b = 2429.3Дж

Положительное значение полученной механической работы указывает на то, что механическая работа совершается рабочим телом над окружающей средой (над приёмником труда).

7.5.1.5. Механическая работа в изохорном процессе b-a не совершается

Wb-a = 0

7.5.1.6. Суммарная механическая работа, совершаемая рабочим телом в одном цилиндре за один цикл равна

Wрез = Wa-c + Wc-y+ Wy-z + Wz-b + Wb-a = Wa-c + Wy-z + Wz-b;

Wрез =-1012.0 + 401.6 + 2429.3 = 1818.9 Дж

Среднее индикаторное давление рабочего тела в цикле

Этот параметр двигателя определяется по зависимости 5.5

Pi = Wрез/(Va – Vc) = Wрез/Vh = 1818.9/(0.0029 – 0.00022308)

Pi = 679475Па = 0.679475МПа

Индикаторная мощность двигателя

В соответствии с зависимостью 5.6 для четырёхтактного двигателя получим значение его индикаторной мощности

Ni = i*Wрез*(N/60/2)/1000 = 4*1818.9*(2000/120)/1000Вт