Тепло, выделяемое при реакции сгорания, зависит от начальной температуры реагирующих веществ.
Данная зависимость определяется законом Кирхгофа, согласно которому тепловой эффект сгорания топлива при начальной температуре Тс будет равен
Термодинамический расчет параметров цикла двигателя ведется от 0? К, поэтому рассматриваемое приращение внутренней энергии определим как разность приращений в интервалах температур от 0° К до Тс и от 0? К до 288° К.
получим выражение теплового эффекта реакции сгорания при начальной температуре Тс
где Qн' —значение низшей теплотворной способности топлива, условно отнесенное к абсолютному нулю температуры, которое примерно на 2% больше значения Qн. Обычно в тепловых расчетах принимают Qн' = Qн.
Как отмечалось ранее, в процессе сгорания топлива в цилиндре двигателя температура газов достигает значения выше 2000° К, а потому происходит диссоциация продуктов сгорания. Вследствие этого количество располагаемого (выделяемого) тепла уменьшается.
Неполнота сгорания топлива также уменьшает количество выделяемого тепла в цилиндре двигателя.
Оценка количества выделяемого тепла в цилиндре производится коэффициентом выделения тепла ?
который представляет собой долю теплотворности топлива, выделяемую в цилиндре двигателя к рассматриваемому моменту времени. Коэффициент ? учитывает потери тепла вследствие неполноты сгорания Qн.с и диссоциации продуктов сгорания Qдис. Коэффициент выделения тепла характеризует совершенство процесса сгорания топлива.
Кроме указанных потерь тепла, имеются потери тепла в воду, охлаждающую цилиндр Q?. Доля теплотворной способности топлива Qн, которая идет на повышение внутренней энергии газов в цилиндре и на совершение работы в период процессов сгорания и расширения, называется коэффициентом использования тепла при сгорании
Таким образом, коэффициент использования тепла учитывает рее потери тепла в период протекания процессов сгорания и расширения. Опытные данные показывают, что к концу третьей фазы сгорания топлива в дизелях величина коэффициента использования тепла составляет ?z= 0,60 ? 0,85 (меньшие значения ?z относятся к быстроходным дизелям, работающим с малым значением ?). Ухудшение процесса смесеобразования (износ сопловых отверстий форсунок и др.) также производит уменьшение значения коэффициента ?z.
Характер изменения ? на линии расширения зависит от количества тепла, отдаваемого стенкам цилиндра и выделяемого вследствие догорания топлива. В момент, когда количество тепла, выделяемого от догорания топлива на линии расширения, будет полностью отдано стенкам цилиндра, коэффициент использования тепла достигает своего максимального значения ?тах.
При дальнейшем процессе расширения значение ? будет уменьшаться (в отдельных случаях может быть, что максимальное значение коэффициент достигает только в конце расширения) и в конце расширения составляет ?в = 0,80 ? 0,90.
|