Сравнение циклов двс: ᐉ Сравнение различных циклов двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Сравнение циклов двс

3. 1. Сравнение циклов поршневых двс с подводом теплоты при и

На рис. 11.8 а изображены рассматриваемые циклы при одинаковых степенях сжатия и одинаковых количествах отведенной теплотыпл.7146. Из рисунка видно, что количество теплоты, подведенной в цикле 1-2-3-4 (пл.7236), больше, чем количество теплоты, подведенной в цикле 1-2-5-4 (= пл. 7256). Поэтому, согласно формуле (11.3), цикл 1-2-3-4 с подводом теплоты приимеет больший термический КПД, чем цикл 1-2-5-4 с подводом теплоты при, т.е..

Рис. 11.8. Сравнение циклов с подводом теплоты при и

При одинаковой степени сжатия

На рис. 11.8 б представлены оба цикла при одинаковых степенях сжатия и одинаковых количествах подведенной теплоты(пл. 7238 = пл.7259). Из рисунка видно, что количество отведенной теплоты в цикле 1-2-5-6 (= пл.7169) больше, чем количество отведенной теплоты в цикле 1-2-3-4 (= пл.7148). Следовательно, цикл 1-2-3-4- с подводом теплоты приимеет больший КПД, т.е..

На рис. 11.9 а приведены оба цикла при одинаковых максимальных давлениях и температурах и различных степенях сжатия. При(пл.а14b) количество подведенной теплоты в цикле 1-5-3-4 (= пл. а53b) больше, чем количество подведенной теплоты в цикле 1-2-3-4 (пл. а23b). Поэтому цикл 1-5-3-4 с подводом теплоты при постоянном давлении имеет больший термический КПД, чем цикл 1-2-5-4 с подводом теплоты при постоянном объеме, то есть .

Рис. 11.9. Сравнение циклов с подводом теплоты при и

С различной степенью сжатия .

На рис. 11.9 б представлены оба цикла при одинаковых количествах подведенной теплоты (= пл. а78с =пл . а23b) и при различных степенях сжатия . Как видно, количество теплоты, отведенной в цикле 1-2-3-4 (пл. . а14b), больше, чем количество теплоты, отведенной в цикле 1-7-8-5 (пл. а15с). Следовательно, цикл 1-7-8-5 с подводом теплоты при имеет больший термический КПД, то есть.

2. Сравнение циклов ДВС с подводом теплоты при ,и со смешанным подводом теплоты

На рис. 11.10 видно, что при одинаковых степенях сжатия и одинаковых количествах подведенной теплоты(пл.а23b = пл. а265с = пл. а28d) максимальный термический КПД имеет цикл 1-2-3-4- с подводом теплоты при , а минимальный – цикл 1-2-8-9 с подводом теплоты при.

Термический КПД цикла 1-2-5-6-7 со смешанным подводом теплоты имеет промежуточное значение.

а	б

Рис. 11.10. Сравнение циклов ДВС с подводом теплоты

при ,и со смешанным подводом теплоты

Из рис. 11.10 б видно, что при одинаковых конечных давлениях и температурах () во всех трех циклах и одинаковом количестве отведенной теплоты= пл. а14b =,.

Действительно, пл. а73b  а

56b а23b, то есть . Поэтому. При этих условиях наибольшая степень сжатия будет у двигателей с подводом теплоты при.

12. Циклы газотурбинных установок (ГТУ)

    1. Циклы ГТУ с изобарным подводом теплоты

Рис. 12.1. Принципиальная схема газотурбинной установки

с подводом теплоты при постоянном давлении

Принципиальная схема ГТУ показана на рис. 12.1. Компрессор 1, газовая турбина 4, топливный насос 2 и электрогенератор 5 имеют общий вал. Компрессор 1 сжимает атмосферный воздух до требуемого давления и направляет его в камеру сгорания 3. Топливо в камеру сгорания подается насосом 2. Продукты сгорания расширяются в газовой турбине, производя работу.

В газовой турбине, как и в ДВС, рабочим телом являются продукты сгорания жидкого или газообразного топлива, но возвратно-поступательный принцип заменен вращательным движением колеса под действием струи газа. Кроме того, в турбинах осуществимо полное адиабатное расширение продуктов сгорания до давления наружного воздуха, с чем связан дополнительный выигрыш работы (пл.

1441 на рис. 12.2,а)

Рис. 12.2. Термодинамический цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном давлении:

а – в vP— диаграмме; б – в sT-диаграмме.

Термодинамический цикл газотурбинной установки состоит из следующих процессов: 1-2 – адиабатное сжатие воздуха в компрессоре; 2-3 – подвод теплоты к рабочему телу при постоянном давлении; 3-4  адиабатное расширение рабочего тела в турбине до давления окружающей среды;

4-1 – изобарный процесс отдачи рабочим телом теплоты в окружающую среду.

Параметры цикла:

— степень повышения давления при адиабатном сжатии;

— степень предварительного расширения.

Термический КПД цикла определяется по формуле:

. (12.1)

Количество теплоты, подводимое к рабочему телу в процессе изобарном процессе 2-3:

. (12.2)

Количество теплоты, отводимое в изобарном процессе 4-1:

. (12.3)

Количество подведенной теплоты и отведеннойможно определить через параметры цикла. Для этого температурыивыражаются через температуруи параметры циклаи.

Таблица 12.1 — Определение температуры в характерных точках цикла ГТУ с изобарным подводом теплоты

Процесс	Формулы
1-2 — адиабатный
2-3 – изобарный	Т.к.и, получаем:
3-4- адиабатный

После преобразований:

; .

, (12.4)

где — степень адиабатного сжатия в компрессоре. Из выражения (11.6) видно, чтозависит от работы компрессора. Чем выше показатель адиабатыи чем больше значение, тем выше.

2. Цикл ГТУ с подводом теплоты при P=const и регенерацией

Регенерация теплоты состоит в использовании теплоты отработавших газов турбины для подогревания воздуха, поступающего в камеру сгорания. Из рис. 12.1 и 12.3 видно, что основное отличие ГТУ с регенерацией теплоты от установки без регенерации состоит в том, что сжатый воздух из компрессора 1 поступает в воздушный регенератор-теплообменник 2, в котором он подогревается за счет теплоты отработавших в турбине продуктов сгорания. Из регенератора-теплообменника воздух поступает в камеру сгорания 3. Таким образом, в газотурбинных установках с регенерацией часть теплоты, ранее уносившаяся отработанными продуктами сгорания в атмосферу, полезно используется.

Рис. 12.3. Принципиальная схема газотурбинной установки с подводом теплоты при постоянном давлении и регенерацией теплоты:

1. компрессор; 2 – воздушный регенератор-теплообменник ; 3 – камера сгорания; 4 – турбина.

Термодинамический цикл ГТУ со сгоранием топлива при и регенерацией теплоты (рис. 12.4) состоит из следующих процессов: 1-2 – процесс сжатия воздуха в компрессоре; 2-5 – изобарный подогрев воздуха в регенераторе; 5-3 – изобарный процесс подвода теплоты в камере сгорания топлива; 3-4 – адиабатное расширение газов в турбине; 4-6 – изобарное охлаждение рабочего тела в регенераторе; 6-1 – изобарная отдача рабочим телом теплоты окружающему воздуху.

На sT-диаграмме (рис.12.4,б) теплота, отдаваемая продуктами сгорания на участке изобары 4-6 (пл.с64dc), подводится в регенераторе к сжатому воздуху на участке изобары 2-5.

Регенерация будет полной, если охлаждение продуктов сгорания в регенераторе-теплообменнике происходит до температуры воздуха, то есть от , до. При этом количество теплоты, воспринятое воздухом от регенератора, равно количеству теплоты, отдаваемому в нем продуктами сгорания:

.

При имеем:.

Термический КПД при полной регенерации определяется выражением:

.

Количество подведенной теплоты в цикле с полной регенерацией:

. (12.5)

Количество отводимой теплоты в цикле с полной регенерацией:

. (12.6)

Тогда

. (12.7)

Согласно уравнениям, приведенным в таблице 12.1, имеем:

.

а	б

Рис. 12.4. Термодинамический цикл ГТУ с подводом теплоты

Сравнение циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания — КиберПедия

Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности… Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает… Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства… Интересное: Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов… Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все. .. Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒ Степень совершенства любого термодинамического цикла определяется значением его термического КПД. При этом применяют два метода: первый заключается в сравнении площадей на Тs-диаграмме, а второй — в сравнении среднеинтегральных температур в процессах подвода и отвода теплоты в циклах. Сравнение циклов с изохорным и изобарным подводом теп­лоты при разных степенях сжатия и при равенстве коли­честв отведенной теплоты и одинаковых максимальных тем­пературах Тz. На рисунке 9 цикл с изохорным подводом теплоты изображен пл. acOzb, цикл с изобарным подводом теплоты — пл. acДzb. Максимальные температуры в точке zу них одинаковы. Количество отведенной теплоты в обоих циклах, изображается пл. mabn. Так как подведенная теплота в цикле с изобарным подводом теплоты изображается большей площадью, чем подведенная теплота в цикле с изохорным подводом теплоты, т. е. пл. mcДzn> пл. mcOzn, то КПД цикла с изобарным подводом теплоты больше КПД цикла с изохорным подводом теплоты. [3] При этих условиях цикл Дизеля более экономичен. Также двигатель Дизеля, не нуждающийся в карбюрировании топлива, может работать на более низкосортном топливе. Основным недостатком двигателей, работающих по циклу Дизеля, по сравнению с двигателями, работающими по циклу Отто, является необходимость затраты работы на привод устройства для распыления топлива и относительная тихоходность из-за более медленного сгорания топлива. Рисунок 9 – Сравнение циклов ДВС   Среднеинтегральная температура для любого термодинамического процесса равна отно­шению количества теплоты, участвующей в процессе, к изменению эн­тропии рабочего тела. Для любого термодинамического процесса она зависит только от его начальной и конечной температур:   ,   . (61)     (62)   Выражая q1 и q2 из (61) и (62) термический КПД любого цикла ДВС можно определить следующим образом :   ηt = = 1 — , (63)   гдеТ1СИ — среднеинтегральная температура процесса подвода тепло­ты, Т2СИ — среднеинтегральная температура процесса отвода теплоты.   Используя понятие среднеинтегральной температуры процесса можно произвести сравнение термодинамической эффективности циклов с изохорным и изобарным подводом теплоты. При сравнении термодинамических циклов с разными степенями сжатия, но при одинаковой максимальной температуре циклов (рисунок 9) получаем, что температура Т1СИ изобарного подвода теплоты больше, чем температура Т1СИ изохорного подвода теплоты, а температура Т2СИизохорного процесса отвода теплоты в обоих циклах будет одина­ковой. [3] Отсюда следует, что   , (64)   Аналогичным образом можно произвести сравнение значения ηt для цикла со смешанным сгоранием со значе­ниями ηtцикла Отто и цикла Дизеля, которое показывает, что при одинаковых степенях сжатия ε :   , (65)   Рисунок 10 – Сравнение циклов ДВСпри одинаковых степенях сжатия ε   Если сравнить эффективность двигателей при одинаковых наивысших температурах цикла (Тz), то соотношение термических КПД:   . (66)   Соотношение (66) наглядно иллюстрируется T,s-диаграммой (рисунок 11). Из рисунка видно, что все циклы имеют одинаковое количество отведённой теплотыq2, равной площади mabnm, при наи­большем значении подведенного количества теплоты в цикле Дизеля (площадь macДzbam), среднем значении подведенного количества теплоты в смешанном цикле (Тринклера, площадью macТz’zbam) и наименьшем значении подведенного количества теплоты в цикле Отто (площадь macOzbam). [1] Рисунок 11 – Сравнение циклов ДВС при одинаковых наивысших температурах цикла (Тz)   Учитывая, что разность (q1-q2) это полезная работа цикла lЦ, делаем вывод что наибольшая работа цикла в цикле Дизеля, средняя по значению в цикле Тринклера и наименьшая в цикле Отто. Результаты приведенного анализа эффективности термодинамических циклов двигателей внутреннего сгорания справедливы лишь для идеа­льных циклов без учета необратимости и других факторов. В реальных циклах рабочее тело (в первых двух тактах — это воздух в цикле Дизеля и в цикле со смешанным сгоранием или горючая смесь в цикле Отто, в последующих тактах — это смесь воздуха и продуктов сгорания) по своим свойствам отличается от идеального газа с постоянной теплоемкостью; вследствие неизбежного трения процессы адиабатного сжатия и расширения происходят не по изоэнтропе, а с ростом энтропии; при­нудительное охлаждение стенок цилиндра еще больше увеличивает от­клонение этих процессов от изоэнтропных; сгорание происходит за ма­лые, но все же конечные промежутки времени, в течение которых пор­шень успевает несколько переместиться, так что условие изохорности процесса сгорания выполняется не совсем строго; имеют место механи­ческие потери в механизме и т. д. Это же относится к процессу выхлопа при открывании выхлопного клапана. Поэтому для перехода от идеальных термодинамических циклов, исследованных выше, к реальным циклам необходимо вводить внутренний относительный КПД двигателя, который определяется эксперименталь­но при испытании последнего. [1]   ⇐ Предыдущая123Следующая ⇒ Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)… Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства… Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… 

Сравнение дизельного цикла и цикла Отто в четырехтактном двигателе

Автомобильная термодинамика

Интерактивное сравнение, показывающее взаимосвязь между различными системами двигателя внутреннего сгорания с впрыском топлива, которое развивает дизельный цикл, и взаимосвязь между системами внутреннего сгорания двигатель с искровым зажиганием, который развивает цикл Отто и синхронно отображает на двух диаграммах давление x объем аппроксимации идеализированных теоретических кривых теоретического цикла Дизеля и цикла Отто, что позволяет нам с большей легкостью сравнивать циклы.

 

Советы:
— Продолжайте прокручивать страницу и перейдите к сводной таблице, чтобы понять сравнительные аспекты цикла Дизеля и цикла Отто.

Description and Comparison of Theoretical Curves in the PV Diagram of Diesel and Otto Cycles

Curves Comparison
Diesel Cycle		Otto Cycle
Compression (Adiabatic)	Слишком высокая степень сжатия, часть механической энергии поршня передается воздуху за счет повышения его температуры, достаточной для воспламенения впрыскиваемого топлива.	Сжатие топливовоздушной смеси без теплоэнергообмена с окружающей средой.	Сжатие (адиабатическое)
Сгорание (изобарическое)	Сгорание топлива медленное, поршень движется, увеличивая объем при постоянном давлении за счет создания крутящего момента.	Искра вызывает возгорание, взрыв увеличивает давление и температуру, толкает цилиндр, обеспечивающий мощность.	Расширение (адиабатическое)
Расширение (адиабатическое)	Окончание сгорания, снижение давления без обмена тепловой энергией, увеличение объема.	При открытии выпускного клапана продукты сгорания выходят наружу, а давление внутри цилиндра втягивается в атмосферу.	Передача тепловой энергии (изохорный)
Обеспечение тепла (изохорный)	Открытие выпускного клапана, газы выходят, и давление внутри цилиндра втягивает атмосферу.
Работа, совершаемая этим циклом, больше, чем в цикле Отто, площадь графика внутренности больше, а также больше крутящий момент, что обеспечивает т.е. скорость сгорания топлива, медленная, не то чтобы быть впрыснутым. Впрыск топлива должен предотвратить его сгорание до критического момента (преждевременное зажигание).		Быстрое сгорание топлива обеспечивает основную особенность двигателей, работающих по этому циклу, мощность и быстрое изменение скорости. Топливо легко воспламеняется при комнатной температуре, двигатель работает при гораздо более низкой степени сжатия по сравнению с дизельным циклом, что позволяет использовать более легкие и менее сложные двигатели.

Эдуардо Стефанелли

Инженер-профессор, профессор по профессии

[PDF] Сравнение двигателей, работающих на природном газе, работающих по циклу Миллера и Отто, для малых ТЭЦ

• DOI:10.1016/J.APENERGY.2008.09.021
• Идентификатор корпуса: 59483123

 @article{Mikalsen2009ACO,
  title={Сравнение двигателей на природном газе, работающих по циклам Миллера и Отто, для малых ТЭЦ},
  автор = {Рикард Микальсен, Яодун Ван и Энтони Пол Роскилли},
  журнал = {Прикладная энергия},
  год = {2009},
  объем = {86},
  страницы={922-927}
} 

• Р. Микальсен, Яодонг Ван, А. Роскилли
• Опубликовано 1 июня 2009 г.
• Инженерное дело
• Applied Energy

View via Publisher

mikalsen.eu

Development of an Ignition System and Assessment of Engine Performance and Exhaust Characteristics of a Marine Gas Engine

• K. Noh, Changhee Lee

• Engineering

  Устойчивое развитие

• 2021

В последние годы производители судовых двигателей проявляют все больший интерес к газовым двигателям как к альтернативе дизельным двигателям, чтобы соответствовать растущим ценам на сырую нефть и экологическим нормам.…

Исследование производительности двигателя на природном газе с циклом Миллера на основе GT-Power

• Songsong Song, Hongguang Zhang

• Engineering

• 2015

Для повышения теплового КПД двигателя на природном газе и снижения выбросов NOx от двигателя, в этой статье представлен технический путь, который применил цикл Миллера к работе на обедненной смеси с турбонаддувом…

Высокоэффективный микрокогенератор мощностью 10 кВт на основе двигателя внутреннего сгорания с циклом Аткинсона

• P. Capaldi

• Машиностроение

• 2014

Анализ эффективности нового экологичного цикла двигателя внутреннего сгорания в последние несколько лет. Цикл Миллера обеспечивает пониженную степень сжатия и улучшенную…

Различные анализы профиля распределительного вала для определения производительности и выбросов двигателей, работающих на природном газе

• С. Таваколи, Д. Домири Ганджи, М. Горджи, А. Расех, С. Наиджи

• Машиностроение

• 2016

В последнее время экологический кризис и негативное влияние на него бензина и дизельного топлива, вместе с этими видами топлива высокая стоимость побудила компании-производители использовать природный газ в качестве… Цикл Дизеля-Миллера по эффективной мощности, плотности эффективной мощности и…

Термодинамическое исследование рабочих характеристик и исследование выбросов двигателя с циклом Миллера с новым эксцентриковым приводным механизмом

Повышение эффективности преобразования топлива в двигателе внутреннего сгорания увеличивает мощность и снижает расход топлива. Эффективность двигателя увеличивается либо за счет повышения степени сжатия…

Характеристики биоэтанола и дизельного топлива путем термодинамического моделирования цикла Миллера в дизельном двигателе

• А. Джаханбахши, Сомайех Карами-Бужани, М. Юсефи, Дж. ООО

• Engineering

  Results in Engineering

• 2021

An Optimization Study on an Eco-Friendly Engine Cycle Named as Dual-Miller Cycle (DMC) for Marine Vehicles

• G. Gonca

• Engineering

• 2017

Резюме Дизельный двигатель является неотъемлемой частью техники и широко используется в наземных и морских транспортных средствах. Однако дизельные двигатели выделяют выбросы NOx из-за интенсивного сгорания…

Применение цикла Миллера и турбонаддува в дизельном двигателе для улучшения характеристик и снижения выбросов NO

• Г. Гонджа, Бахри Шахин, А. Парлак, В. Айхан, И. Чесур, С. Коксал

• Машиностроение

• 2015

ПОКАЗЫВАЕТСЯ 1-10 ИЗ 11 ССЫЛОК

СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантность Наиболее влиятельные статьиНедавность

Потенциал повышения эффективности теплового преобразования ледовых циклов, особенно для использования в гибридных транспортных средствах

• V. Gheorghiu, Dietmar Ueberschär

• Машиностроение

• 2007

Большинство производителей автомобилей разработали гибридные автомобили, которые сочетают в себе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, объединяя преимущества этих двух источников энергии. Например, Toyota в…

Аналитическое исследование применения цикла Миллера для снижения выбросов NOx бензиновым двигателем

• Yaodong Wang, Lin Lin, Jing Yang

• Engineering

• 2007

Performance analysis of an irreversible Miller heat engine and its optimum criteria

• Yingru Zhao, Jincan Chen

• Engineering, Physics

• 2007

An Experimental Investigation of NOx Emission Reduction From Automotive Engine Использование цикла Миллера

• Yaodong Wang, T. Ruxton

• Engineering

• 2004

Было проведено экспериментальное исследование снижения выбросов NOx автомобильным (бензиновым) двигателем с использованием цикла Миллера. Были разработаны и реализованы две версии цикла Миллера на бензиновом…

Efficiency of a Miller engine

• A. Al-sarkhi, J. Jaber, S. Probert

• Engineering

• 2006

Supercharging and Internal Cooling Cycle for High Output

• R. Miller

• Engineering, Physics

  Journal of Fluids Engineering

• 1947

В настоящее время хорошо известно, что снижение температуры заряда перед сжатием в двигателе является гораздо более эффективным средством увеличения мощности, чем увеличение давления. По…

Основы двигателей внутреннего сгорания

• Дж. Хейвуд

• Машиностроение

• 1988

циклов двигателя 6 Газообмен…

Перспективы и препятствия для отечественной микрогенерации: перспектива Соединенного Королевства

• С. Аллен, Г. П. Хаммонд, М. Макманус

• Engineering

• 2008

In-Cylinder CFD Simulation Using a C++ Object-Oriented Toolkit

• H.