Анализ эффективности работы двигателя внутреннего сгорания

Под средним индикаторным давлением понимают такое условное постоянное давление, которое, действуя на поршень в течение одного рабочего хода, совершает работу, равную индикаторной работе газов в цилиндре за рабочий цикл.

Согласно определению среднее индикаторное давление находится как отношение индикаторной работы газов за цикл

к единице рабочего объема цилиндра , т.е.

.

При наличии индикаторной диаграммы, снятой в двигателе (рис. 4), среднее индикаторное давление можно определить по высоте прямоугольника, построенного на основании , площадь которого равна полезной площади индикаторной диаграммы, представляющей собой в некотором масштабе индикаторную работу .

Определив с помощью планиметра полезную площадь индикаторной диаграммы в и длину индикаторной диаграммы в , соответствующую рабочему объему цилиндра, находят значение среднего индикаторного давления

,

где - масштаб давления индикаторной диаграммы, .

Среднее индикаторное давление при полной нагрузке у четырехтактных карбюраторных двигателей , у четырехтактных дизелей , а у двухтактных дизелей - .

Индикаторная работа, совершаемая газами в одном цилиндре за один цикл ,

.

где pi - среднее индикаторное давление газов, н/м2;

V – объем поршня, м2.

Так как число рабочих циклов, совершаемых двигателем в секунду, равно 2 , то индикаторная мощность одного цилиндра

,

где - число оборотов коленчатого вала в секунду; - тактность двигателя – число тактов за цикл.

Индикаторная мощность многоцилиндрового двигателя при числе цилиндров :

.

3.2 Коэффициенты полезного действия

Экономичность действительного рабочего цикла двигателя определяется индикаторным к.п.д. и удельным индикаторным расходом топлива . Экономичность работы двигателя в целом оценивается эффективным к.п.д. и удельным расходом топлива .

Индикаторный к.п.д. оценивает степень использования теплоты в действительном цикле с учетом всех тепловых потерь и представляет собой отношение теплоты , эквивалентной полезной индикаторной работе, ко всей затраченной теплоте , т.е.

.

Теплота, затраченная на работу двигателя в течение 1 :

,

где - расход топлива, ; - низшая теплота сгорания топлива, .

Подставляя значения и в равенство (а), получим

.

Эффективный к.п.д. оценивает степень использования теплоты топлива с учетом всех видов потерь как тепловых, так и механических и представляет собой отношение теплоты , эквивалентной полезной эффективной работе, ко всей затраченной теплоте ,т.е.

.

Удельный эффективный расход топлива представляет собой отношение секундного расхода топлива к эффективной мощности , т.е.

или

.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя может быть определён как отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии выделяется в окружающую среду в виде тепла. КПД тепловой машины равен

,

Где Wтм — механическая работа, Дж;

Qз — затраченное количество теплоты, Дж.

Тепловой двигатель не может иметь КПД больший, чем у цикла Карно, в котором количество теплоты передается от нагревателя с высокой температурой к холодильнику с низкой температурой. КПД идеальной тепловой машины Карно зависит исключительно от разности температур, причём в расчётах используется абсолютная термодинамическая температура. Следовательно, для паровых двигателей необходимы максимально высокая температура T1 в начале цикла (достигаемая, например, с помощью пароперегрева) и как можно более низкая температура T2 в конце цикла (например, с помощью конденсатора):

 Скачать реферат