Политропный процесс

Введение

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) широко применяются в настоящее время. Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска, регулятора частоты вращения.

В данном курсовом проекте произведены тепловой, кинематический, динамический расчеты, а также расчет основных элементов механизма газораспределения десятицилиндрового ДВС с V–образным расположением цилиндров.

Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие преимущества: 1)для выполнения единицы работы расходуется в среднем на 25-30 % (по массе) меньше топлива; 2) используемое топливо дешевле и менее огнеопасно.

Однако из-за более высокого давления газов в цилиндре дизеля некоторые детали его должны быть повышенной прочности, что приводит к увеличению размеров и массы дизеля. Пуск дизеля затруднен, особенно в зимнее время.

Многоцилиндровые ДВС имеют ряд преимуществ по сравнению с одноцилиндровыми. Несмотря на наличие маховика, коленчатый вал одноцилиндрового двигателя вращается неравномерно: ускоренно во время такта расширения и замедленно в остальных. При движении поршня, шатуна и коленчатого вала возникают значительные силы инерции, уравновесить которые у одноцилиндрового ДВС весьма сложно. Кроме того, для такого двигателя характерна плохая приемистость – способность быстро увеличивать частоту вращения коленвала.

В многоцилиндровых двигателях эти недостатки частично устраняются, так как такт расширения повторяется чаще, что обусловливает равномерное вращение коленчатого вала и позволяет уменьшить размер маховика.

Нормативные ссылки

В настоящем пособии использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 305 – 82 Топливо дизельное. Технические условия.

ГОСТ 2084 – 77 Бензины автомобильные. Технические условия.

ГОСТ 14846 – 81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний.

ПЗ№1 Исследование политропного процесса

Политропный процесс

Политропный процесс- это процесс, протекающий при определенных постоянных значениях теплоемкости газа (с_р=const, с_v=const).

Любой произвольный процесс можно описать (по крайней мере на небольшом участке) уравнением

,

(1.1)

подбирая соответствующее значение n. Процесс, описываемый уравнением (1.1) называется политропным. Показатель политропы

.

(1.2)

может принимать любое численное значение в пределах от - до + , но для данного процесса он является величиной постоянной.

Политропный процесс имеет обобщающее значение, ибо охватывает всю совокупность основных термодинамических процессов (рис. 1.2).

Рис. 1.1. Диаграмма политропного процесса в pv и Ts координатах

Рассмотрим значения показателя политропы рассмотренных основных процессов:

в изохорном процессе c=c_v, тогда n= ;

в изобарном процессе c=c_р, тогда n=0;

в изотермическом процессе c = , тогда n=1;

в адиабатном процессе c= 0, тогда n=k.

Связь между p,v и T в любых двух телах политропы аналогична связи в адиабатном процессе

; ; .

Изменение внутренней энергии в политропном процессе определяется по формуле

.

(1.3)

Уравнение для определения работы в политропном процессе имеет вид, аналогичный рассмотренному в адиабатном процессе

.

(1.4)

С использованием уравнения состояния выражение (1.4) может быть преобразовано к виду

.

(1.5)

Подведенная теплота в общем случае определяется через теплоемкость процесса

q = с(T2 - T1).

(1.6)

Вид графика политропного процесса в координатах pv и Ts зависит от численного значения показателя политропы. Закономерность расположения графиков можно обнаружить, если нанести кривые основных термодинамических процессов с общим начальным состоянием 0 (p₀ v₀) (см. рис.1.1).

Графики основных термодинамических процессов делят диаграммы pv, Ts на ряд характерных областей.

Процессы, графики которых направлены вправо от изохоры (n= ) протекают с увеличением объема и в таких процессах газ совершает работу против внешних сил (dl>0). Если кривые направлены влево от изохоры, то процессы протекают с уменьшением объема и внешние силы совершают работу сжатия газа(dl<0).

Процессы, графики которых идут вверх от изобары, (n=0), протекают с увеличением давления(dр>0). Если графики направлены вниз от изобары, то в процессах давления уменьшается (dр<0).

Процессы, графики которых направлены в зону выше изотермы (n=1), протекают с увеличением температуры(dT>0) и внутренней энергии (du>0). В том случае, когда в процессах температура и внутренняя энергия уменьшаются (dT<0, du<0), их графики направлены в зону ниже изотермы.

На pv диаграмме процессы, графики которых направлены в зону выше адиабаты (n=k), осуществляются с подводом теплоты. Если в процессах теплота отводится, то их графики направлены в зону ниже адиабаты на диаграмме pv и влево от адиабаты на диаграмме Ts.

По диаграмме pv наглядно можно судить об изменении давления и совершаемой работы, а диаграмма Ts дает представление об изменении внутренней энергии и теплоты, участвующей в процессе.

Таким образом, если известен показатель политропы, то его график можно нанести на диаграмму pv или Ts и произвести термодинамический анализ.

Для анализа политропного процесса предварительно в координатах pv и Ts выбирают точку, соответствующую начальному состоянию рабочего тела и строят графики основных термодинамических процессов, исходящих из этой точки. Затем строят график исследуемого процесса и по его расположению судят об изменении параметров и распределении энергии.

Дата добавления: 2015-07-11