2017-10-25
2114
 |
Своего рода "гибридом" карбюраторного и дизельного циклов является цикл со смешанным подводом теплоты, или цикл Тринклера (по имени русского инженера Г.В.Тринклера, предложившего этот цикл). Двигатели, работающие по этому типу (рис. 9.5), имеют форкамеру, соединённую с рабочим цилиндром узким каналом. Особенность двигателя со смешанным сгоранием состоит в том, что в отличие от двигателя Дизеля он не нуждается в компрессоре высокого давления для распыливания жидкого топлива. Жидкое топливо, введённое в форкамеру при сравнительно невысоком давлении, распыляется струёй сжатого воздуха, поступающего из основного цилиндра.
Характерные особенности: 1) высокая степень сжатия воздуха (e = 14…20); 2) впрыскивание тяжёлого топлива, сжатого топливным насосом, в форкамеру в конце процесса сжатия; 3) самовоспламенение топлива благодаря высокой температуре воздуха, сжатого в цилиндре (в настоящее время имеются двигатели и с принудительным воспламенением топлива электрической искрой); 4) неполнота сгорания топлива, характеризующаяся содержанием в отработанных газах сажи и оксида углерода.
|
|
|
Теоретический цикл ДВС со смешанным подводом теплоты. На рис. 9.5 показан цикл такого двигателя в p – v координатах. При движении поршня вправо в цилиндр засасывается воздух (процесс 0–1), затем воздух адиабатически сжимается (процесс 1–2), при этом температура его повышается до температуры, обеспечивающей воспламенение жидкого тяжёлого топлива, подаваемого в форкамеру. Форма и расположение форкамеры могут быть самыми разнообразными и способствуют наилучшему смешению топлива с воздухом, в результате чего происходит быстрое сгорание части топлива в небольшом объёме форкамеры (процесс 2–3). Благодаря возрастанию давления в форкамере образовавшаяся в ней смесь несгоревшего топлива, воздуха и продуктов сгорания проталкивается в рабочий цилиндр, где происходит догорание оставшегося топлива, сопровождающееся перемещением поршня слева направо, при этом давление остаётся почти постоянным (процесс 3–4). По окончании горения топлива дальнейшее расширение продуктов сгорания происходит адиабатически (процесс 4–5), после чего отработавшие газы удаляются из цилиндра (процесс 5–1).
Таким образом, в цикле со смешанным сгоранием подвод теплоты q 1 осуществляется вначале по изохоре (
), а затем по изобаре (
). Определим величину термического КПД данного цикла, считая cp, cv и k = cp / cv постоянными:
. (9.11)
Первая доля подведённой теплоты составляет
. (9.12)
Вторая доля подведённой теплоты
. (9.13)
Количество отведённой теплоты
. (9.14)
Подставим значения 
и 
в уравнение для 
. Получим
|
|
|
. (9.15)
Выразим T 2, T 3, T 4 и T 5 через T 1, e, r и l, где l - степень повышения давления в процессе изохорного подвода теплоты.
Из уравнения адиабатного процесса 1-2 следует
Из уравнения изохорного процесса 2-3
.
Из уравнения изобарного процесса 3-4
Из уравнения адиабатного процесса 4-5
Подставляя полученные значения температур в формулу (9.15), получаем
(9.16)
Из уравнения следует, что h t = f (k, e, l, r). С увеличением k, e и l термичекий КПД h t возрастает, а с увеличением 
– уменьшается. Двигатели, работающие по рассмотренному циклу, являются самыми экономичными. Они широко применяются в качестве судовых, тракторных двигателей и т.п.
К следующему занятию курсанты должны:
ЗНАТЬ: теоретические циклы ДВС, их особенности, связанные со способом подвода теплоты.
УМЕТЬ: применять математический аппарат термодинамики к термодинамическому анализу работы ДВС; сопоставлять термодинамическую эффективность двигателя при различных способах подвода теплоты.
ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: о теоретических и реальных циклах двигателей внутреннего сгорания.
Задания на самоподготовку:
· конспект лекций
· задача на расчет теоретического цикла ДВС
Подпись автора
___________/ профессор каф. физики и теплообмена П.В. Скрипов
Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
Протокол №_______ от «_____»_____________2006 г.
Зав. кафедрой физики и теплообмена
профессор, д.т.н. __________________ / Н.М. Барбин
«_____»______________ 2006 г.
