37.Многоступенчатый компрессор. При высоких степенях сжатия x = p(2)/p(1) наличие вредного пространства снижает производительность компрессора . Поэтому одноступенчатые К. неэффективны. Кроме того (как видно из Ts - диаграммы) увеличение p2 приводит к росту Т. Для получения сжатого газа с р > 1 МПа применяют многоступенчатые компрессоры с промежуточным охлаждением. Кроме того это энергетически более выгодно - приближает процесс сжатия к изотермическому.
К1; К2; К3 – ступени сжатия;
ТО1; ТО2 – промежуточные теплообменники.
При конструировании компрессоров стараются обеспечить равномерное распределение работы между ступенями:
lK1=lК2=lK3
Кроме того, πK и n стараются делать одинаковыми. В этом случае изменение температуры газа в каждой ступени также будет одним и тем же:
n=1 – изотермический компрессор; n=k – адиабатный компрессор. В промежуточных теплообменниках газ охлаждается до начальной температуры при p=const. Рабочая диаграмма. m – число ступеней; если m→∞, то n=1; отсюда, уменьшается требуемая мощность двигателя привода. 1-2; 2'-3; 3'-4 – процессы сжатия в ступенях; 2-2'; 3-3' – охлаждение втеплообменнике. Наличие теплообменников приближает многоступенчатое сжатие к изотермическому.
Изображение процессов сжатия в тепловой диаграмме:
Вся теплота:
Классификация:
Центробежные, осевые, поршневые, ротационные.
38.Цикл ДВС при V=const
При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней происходит всасывание горючей смеси (линия 0-1). Эта линия не является термодинамическим процессом, так как основные параметры при всасывании не изменяются, а изменяются только масса и объем смеси в цилиндре. Кривой 1-2 (линия сжатия) изображается процесс сжатия (поршень движется от нижней мертвой точки к верхней). В точке 2 от электрической искры происходит мгновенное воспламенение горючей смеси (при постоянном объеме). Этот процесс изображается кривой 2-3. В ходе этого процесса температура и давление резко возрастают. Процесс расширения продуктов сгорания на индикаторной диаграмме изображается кривой 3-4, называемой линией расширения. В точке 4 происходит открытие выхлопного клапана, и давление в цилиндре уменьшается до наружного давления. При дальнейшем движении поршня (от нижней мертвой точки к верхней) через выхлопной клапан происходит удаление продуктов сгорания из цилиндра при давлении несколько большем давления окружающей среды. Этот процесс на диаграмме изображается кривой 4-0 и называется линией выхлопа. В данном случае рабочий процесс совершается за четыре хода поршня (такта). Коленчатый вал делает за это время два оборота. В связи с чем, рассмотренные двигатели называются четырехтактными. Рассмотрим идеальный термодинамический цикл ДВС с изохорным подводом теплоты
Идеальный газ с начальными параметрами p1, v1,T1 сжимается по адиабате 1-2. В изохорном процессе 2-3 рабочему телу от внешнего источника теплоты передается количество теплоты q1. В адиабатном процессе 3-4 рабочее тело расширяется до первоначального объемаv4=v1. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в исходное состояние с отводом от него теплоты q2 в теплоприемник.
- Степень сжатия;
-Ст. повышения давления;
Кол-во подведенной и отведенной теплоты термический кпд работа цикла
39Циклы ДВС при P=const
Этот цикл осуществляется следующим образом. Газообразное рабочее тело с начальными параметрами p1, v1, T1 сжимается по адиабате 1-2. В изобарном процессе 2-3 телу сообщается некоторое количество теплоты q1. В адиабатном процессе 3-4 происходит расширение рабочего тела до первоначального объема. В изохорном процессе 4-1 рабочее тело возвращается в первоначальное состояние с отводом в теплоприемник теплоты q2. Характеристиками цикла являются : Степень сжатия -
Степень предварительного расширения - Кол-во подведенной и отв. теплоты: Термический кпд цикла впредположении постоянства теплоемкостей cp и cv и их отношения k=cp /cv будет Работа цикла определяется по формуле: При этом степень сжатия e в цикле с подводом теплоты при p = const больше, чем в цикле с подводом теплоты при v = const .
40Циклы двс со смешанным подводом теплоты
идеальный цикл двигателя со смешанным подводом теплоты в pv - координатах.
В адиабатном процессе 1-2 рабочее тело сжимается до параметров в точке 2. В изохорном процессе 2-3 к нему подводится первая доля теплоты q1 штрих , а в изобарном процессе 3-4 - вторая - q1 два штриха. В процессе 4-5 происходит адиабатное расширение рабочего тела и по изохоре 5-1 оно возвращается в исходное состояние с отводом теплоты q2 в теплоприемник.
Характеристиками цикла являются :Степень сжатия - Степень повышения давления - Степень предварительного расширения -
Количества подведенной
и отведенной q2 теплоты
Термический кпд цикла будет:
Кпд
Цикл со смешанным подводом теплоты обобщает циклы с изобарным и изохорным подводом теплоты. Если положить что лямбда = 1 (что означает отсутствие подвода теплоты при постоянном объеме ( P2 =P3 )), то формула (3) приводится к формуле (2), т.е. к формуле для кпд цикла ДВС с изобарным подводом теплоты. Если принять p=1(что означает отсутствие подвода теплоты при постоянном давлении ( V3 = V4 )), то формула (3) приводится к формуле (1) для кпд цикла с изохорным подводом теплоты.
41.Пути повышения работы и кпд циклов двс
Циклический характер работы ДВС – один из его недостатков, но вместе с тем благодаря ему в ДВС реализуются высокие температуры и давления газа Экономное расходование топлива имеет очень важное значение. На улучшение экономичности ДВС направлено совершенствование рабочего процесса, уменьшение мех. потерь и потерь теплоты.
В связи с этим получают распространение теплоизолирующие покрытия поверхностей деталей образующих камеру сгорания. Т к в ДВС до 30% теплоты отводится в охлаждающую среду актуальной задачей явл. создание адиабатного двигателя, но отсутств. охлаждения приводит к чрезмерно высок. Температурам что затрудняет создание надежной конструкции адиабатного двигателя.
Эксплуатационная экономичность транспортных двигателей повышается если их мощность исп-ся в условиях максимальной загрузки. С этой целью создаются двигатели у которых при уменьшении нагрузки отдельные цилиндры выключаются из работы.
Для уменьшения механических потерь следует больше внимания уделять рациональному выбору частоты вращения, совершенствованию конструкции вспомогательных и выключению их из работы на отдельных режимах когда их работа не нужна В настоящ. время для улучш. экономичности исп-т уменьшение частоты вращения и увелич. хода поршня.
Увеличение удельной мощности двигателя достигается повышением давления воздуха на входе в цилиндр.
Исследования работы ДВС на спиртовом и спиртосодерж. топливе
в разных климатических зонах позволили установить что меньшая теплота сгорания спиртосодерж. топлива компенсир-ся более высоким индикаторным кпд двигателя достигаемым вследствие возможного повышения степени сжатия.
Также следует отметить возможность исп-я синтетического топлива.