Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые двигатели внутреннего сгорания Мощность и экономичность двигателя Сравнение термических коэффициентов полезного действия различных циклов
Сравнение термических коэффициентов полезного действия различных циклов

Цикл со смешанным подводом тепла с точки зрения распределения под­водимого тепла занимает промежуточное положение между циклами с изохорным и изобарным подводом тепла. Ввиду этого цикл со смешанным под­водом тепла по теплоиспользованию также занимает промежуточное положение.

Если сравнение степени теплоиспользования ука­занных трех циклов производить при одинаковых значениях ? и k и при одном и том же количестве под­веденного тепла, то наибольшее значение будет иметь цикл с изохорным подводом тепла, а наименьшее цикл с изобарным подводом тепла.

Убедиться в этом нетрудно из сравнения выраже­ний (2), (3) и (4), так как можно написать следующее неравенство:

При частных значениях ? = 12,2, Та = 300° К, ра = 1 ата и k = 1,4 результаты подсчета, приведенные ниже, показывают, что ?t цикла с изо­хорным подводом тепла на 13% больше ?t цикла с изобарным подводом тепла.

Наиболее наглядное сравнение теплоиспользования в различных цик­лах можно произвести, если построить циклы в системе координат Т—S.

На рис. 22 показаны в системе координат Т—S три рассматриваемых цикла при условии постоянства ? и k и одинаковых q1 цикла с изохорным подводом тепла асzb отводимое тепло выражается площадью под изохорой аb, а для цикла с изобарным подводом тепла это тепло выражается площадью под изохорой аbbt. Отсюда следует, что количество отводимого тепла при изобарном цикле больше, а потому ?t изобарного цикла, при рассматри­ваемых условиях, будет меньше, чем ?t изохорного цикла. Смешанный цикл занимает промежуточное положение. В действительности карбюратор­ные двигатели, осуществляющие цикл, близкий к изохорному, работают при низких степенях сжатия, дизели же хотя работают и по смешанному циклу, но допускают значительно более высокие степени сжатия, а потому они имеют более высокий термический к. п. д.

Если сравнение рассматриваемых циклов произвести при одинаковых максимальных давлениях циклов и при одном и том же количестве подве­денного тепла, то, как показывают результаты подсчета, цикл с изобарным подводом тепла имеет наибольший термический к. п. д.

Приведенные ниже результаты подсчета получены при принятых ис­ходных данных: рz = 50 ата; ра = 1 ата; Та = 300° К, и для цикла со сме­шанным подводом тепла были приняты ? = 1,5 и ? = 1,56. Постоянная величина для всех циклов q1/cV определялась по уравнению для смешанного цикла:

На рис. 23 изображены в системе координат Т—S изохорный цикл асzb и изобарный ас'z'b', имеющие одинаковое максимальное давление и количество подведенного тепла. Как видно, тепло, отводимое при изохорном цикле, больше на величину заштрихованной площади, а потому и к. п. д. изобарного цикла при данных условиях сравнения будет наибольшим.

При применяемых максимальных значениях степеней сжатия в карбю­раторных двигателях (? = 7 ? 8) термический к. п. д. цикла с изохорным подводом тепла достигает значения 0,50. Термический к. п. д. цикла сме­шанного подвода тепла при степенях сжатия, равных максимальным зна­чениям, применяемым в дизелях (? == 18 ? 20), достигает значения 0,65—0,70.

На рис. 24 в системе координат Т—S изображены циклы со смешанным подводом тепла и с продолженным расширением, имеющие одинаковые степени сжатия и количество подводимого тепла: цикл oacz'zbf о с исполь­зованием кинетической энергии отработавших газов в дизеле (выпуска) с пе­ременным Давлением перед турбиной и цикл оасz'zbаrfo с постоянным дав­лением газов перед турбиной, т. е. когда кинетическая энергия газов не­посредственно не используется.

Отводимое тепло в первом цикле, выражаемое площадью под изоба­рой оf', меньше, чем тепло, отводимое во втором цикле (площадь под изо­барой оf'f).

Следовательно, цикл с продолженным расширением и с использованием кинетической энергии выпуска имеет более высокий термический к. п. д., чем цикл с продолженным расширением, но без использования кинетиче­ской энергии выпуска.