Показатель — политропа — сжатие
Cтраница 1
Показатель политропы сжатия уменьшается и становится меньше показателя адиабаты. [1]
Показатель политропы сжатия или расширения m зависит от степени подогрева или охлаждения газа в процессе сжатия. [2]
Показатель политропы сжатия т зависит в основном от способности металла к упрочнению и от скорости деформирования. [3]
Показатель политропы сжатия п в этом интервале беспрерывно меняется, сначала понижаясь примерно с 1 4 до 1 2, а затем, перед пламенным сгоранием ( точка г), вновь повышаясь. [4]
Показатель политропы сжатия пс может быть принят при ен, равном от 3 до 6, в пределах пс ( 0 92 — 0 98) k, где k — показатель адиабаты сжатия. При этом нижний предел следует применять при лучших условиях охлаждения стенок цилиндра, малых размерах его и умеренных скоростях привода. Показатель политропы расширения пр меньше, чем сжатия пс, поскольку при расширении газа его температура снижается и увеличивается тепло-приток от стенок цилиндра к газу.
Если показатель политропы сжатия будет одинаков с показателем политропы расширения, то / сж. [6]
Величина показателя политропы сжатия п принимается равной 1 34 — 1.39 в зависимости от быстроходности, типа и особенностей конструкции двигателя. [7]
Среднее значение показателя политропы сжатия в зависимости от того, что превалирует — подвод тепла от стенок к смеси или отвод тепла от смеси, будет больше или меньше показателя адиабаты. [8]
| Взаимное расположение кривых сжатия и показателей k адиабаты и пг политропы сжатия. [9] |
Средняя величина показателя политропы сжатия пг зависит от угловой скорости коленчатого вала двигателя, размеров цилиндра, интенсивности охлаждения, формы камеры сгорания и конструктивных особенностей двигателя. [10]
Здесь ncl — показатель политропы сжатия, который для машин с водяным охлаждением цилиндров находится по приближенной формуле ncj ncl 0 015 ( i — 1) kt где k — показатель адиабаты.
[11]
Таким образом, показатель политропы сжатия и реального цикла является переменным по всей линии сжатия. Среднее значение показателя политропы сжатия в зависимости от того, что преобладает — подвод тепла от стенок к смеси или наоборот, будет больше или меньше показателя адиабаты. Большие значения пг принимаются для быстроходных двигателей. [12]
Таким образом, показатель политропы сжатия ni действительного реального цикла является переменным по всей линии сжатия. [13]
| Нагрузочный график газоперекачивающего агрегата. [14] |
Положение максимума при неизменном показателе политропы сжатия зависит от относительного мертвого пространства. Чем оно больше, тем меньше отношение давлений, при котором достигается максимум. Учитывая это обстоятельство, нарочито увеличивают объем мертвого пространства, выбирая его таким, чтобы в нужном диапазоне давлений всасывания затрачиваемая работа изменялась незначительно.
[15]
Страницы: 1 2 3 4
2.3.8. Показатель политропы сжатия
В тепловом расчете автомобильных двигателей обычно принимают, что процесс сжатия протекает по политропе с некоторым условным средним постоянным показателем , величина которого обеспечивает получение такой же работы на линии сжатия, как и при фактическом переменном показателе. Величина зависит в основном от частоты вращения коленчатого вала двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материалов поршня и цилиндра, интенсивности охлаждения и т.п.
Значения для различных типов автомобильных двигателей обычно лежат в пределах:
– для двигателей с искровым зажиганием = 1,37…1,39;
– для дизелей = 1,36…1,37.
Величина
увеличивается с увеличением быстроходности
двигателя, с уменьшением отношения
поверхности охлаждения к объему цилиндра
(т.е. с увеличением диаметра).
Значение
уменьшается с увеличением степени
сжатия и увеличением интенсивности
охлаждения.
2.3.9. Показатель политропы расширения
Для упрощения теплового расчета кривая процесса расширения обычно принимается за политропу с некоторым условным средним постоянным показателем , величина которого соответствует той же работе на линии расширения, что и при фактическом переменным показателе.
Величина зависит в основном от интенсивности охлаждения цилиндра, догорания топлива, утечек газа через неплотности и пр.
Значения для различных видов автомобильных двигателей обычно лежат в пределах:
– для двигателей с искровым зажиганием = 1,26…1,30;
– для дизелей = 1,27…1,29.
Величина снижается с увеличением быстроходности двигателя, с увеличением диаметра цилиндра и повышается с увеличением интенсивности охлаждения цилиндров.
2.3.10. Степень повышения давления газов при сгорании
Выбор степени повышения давления газов
при сгорании
необходим только при тепловом расчете
дизеля.
Величина зависит в основном от формы камеры сгорания и способа смесеобразования и обычно лежит в пределах:
– для дизелей с неразделенными камерами сгорания и объемным смесеобразованием =1,9…2,2;
– для вихрекамерных и предкамерных дизелей, а также для дизелей с полуразделенными камерами и пленочным смесеобразованием =1,5…1,8.
Более короткий резкий впрыск топлива приводит к повышению значений , топливо с пониженным цетановым числом также дает повышенное значение .
2.3.11. Коэффициент использования теплоты при сгорании
Величина коэффициента использования тепла топлива зависит в основном от формы камеры сгорания двигателя, способа смесеобразования, коэффициента избытка воздуха, быстроходности двигателя, интенсивности охлаждения головки блока и цилиндров.
Величина обычно находится в пределах:
– для двигателей с искровым зажиганием = 0,85…0,95;
– для быстроходных автомобильных дизелей с неразделенными и полуразделенными камерами сгорания = 0,75…0,85;
– для быстроходных автомобильных
дизелей с разделенными камерами сгорания
= 0,7…0,8.
Повышение значений достигается за счет сокращения потерь тепла в стенки, выбора рациональной формы камеры сгорания, оптимального значения коэффициента избытка воздуха.
n =C, где P — давление, V — объем, n — индекс политропы, а C — константа. Уравнение политропного процесса может описывать множественные процессы расширения и сжатия, включающие теплопередачу. Термин «политропный» первоначально был создан для описания любого обратимого процесса в любой открытой или закрытой системе газа или пара, который включает передачу как тепла, так и работы, так что указанная комбинация свойств поддерживается постоянной на протяжении всего процесса. В таком процессе выражение, связывающее свойства системы на протяжении всего процесса, называется политропным путем. Существует бесконечное число обратимых политропных путей между двумя заданными состояниями; наиболее часто используется политропный путь TdS/dT = C, который является константой и равен нулю для адиабатического процесса.
Величина n различна в разных термодинамических процессах. Некоторые примеры приведены ниже. Индекс политропы – это мера работы, совершаемой системой.
Предостережение : Многие процессы сжатия и расширения газа могут быть аппроксимированы политропным процессом. В каждом случае коэффициент политропы должен определяться экспериментально путем измерения теплопередачи и работы, а также начального и конечного состояний.
При изоэнтропическом расширении и сжатии n = Y [Gamma] = Cp/Cv
Cp и Cv
Cp и Cv — удельная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Они показывают количество теплоты, которое может увеличить температуру единицы массы на 1°C.
Cp > Cv
В соответствии с 1-м законом термодинамики дельта H = дельта U + дельта W [ H — энтальпия, U — внутренняя энергия, W — работа.
При постоянном давлении поглощаемая теплота не только увеличивает внутреннюю энергию, но и идет на совершение работы.
При постоянном объеме, т.к. дельта-V=0, тепло идет на увеличение только внутренней энергии. delta W = 0. Следовательно, Cp > Cv
Отношение Cp/Cv
Термодинамическое значение отношения Cp/Cv
Для идеальных газов PV = константа. Cp/Cv — это мера того, сколько внутренней энергии преобразуется в работу в любом процессе сжатия/расширения. Каждое изменение внутренней энергии влияет на изменение энтропии и вносит в процесс необратимость. Таким образом, можно также сказать, что коэффициент теплоемкости – это отношение между энтальпией и внутренней энергией: y = Cp/Cv = H/U [энтальпия, деленная на внутреннюю энергию]
Значение n может изменяться от нуля до бесконечности. n=0 для изобарического процесса, при котором давление в системе остается постоянным: ΔP = 0. n= бесконечность для изохорного процесса, когда объем остается постоянным, т.е. ΔV = 0,
Некоторые типичные значения Cp/Cv
Связь со степенями свободы
Отношение теплоемкости (γ) для идеального газа может быть связано со степенями свободы (f) молекулы соотношением
Гамма =1 + 2/f
Таким образом , мы наблюдаем, что для одноатомного газа с 3 степенями свободы: y = 5/3 = 1,66, как у гелия
Тогда как для двухатомного газа с 5 степенями свободы (при комнатной температуре: 3 поступательных и 2 вращательных степени свободы; колебательная степень свободы не задействована, за исключением высоких температур): Y = 7/5 = 1, 4 как газообразный азот.
Значение показателя политропы n при сжатии и расширении
Коэффициент теплоемкости важен для его применения в термодинамически обратимых процессах, особенно с участием идеальных газов. Значение n уменьшается с расширением продуктов и, наконец, приближается к 1,4, когда продукты расширяются до состояния атмосферного давления. 9[(gamma — 1)/gamma]
где цифры 1 и 2 обозначают состояния в начале и конце процесса сжатия
где gamma = n = показатель политропы
Типичный пример
Чтобы понять это соотношение , рассмотрим следующий мысленный эксперимент. Закрытый пневматический цилиндр содержит воздух. Поршень заблокирован. Давление внутри равно атмосферному давлению. Этот цилиндр нагревается до определенной заданной температуры. Поскольку поршень не может двигаться, объем остается постоянным. Температура и давление повысятся. При достижении заданной температуры нагрев прекращается. Количество добавленной энергии равно CV ΔT, где ΔT представляет собой изменение температуры.
Поршень теперь свободен и движется наружу, останавливаясь, когда давление внутри камеры достигает атмосферного давления. Будем считать, что расширение происходит без теплообмена (адиабатическое расширение). Выполняя эту работу, воздух внутри цилиндра охлаждается ниже заданной температуры. Чтобы вернуться к заданной температуре (по-прежнему со свободным поршнем), воздух должен быть нагрет, но его объем больше не является постоянным, поскольку поршень может свободно двигаться при повторном нагреве газа. Это дополнительное тепло составляет примерно на 40% больше, чем предыдущее добавленное количество. В этом примере количество тепла, добавляемого при заблокированном поршне, пропорционально CV, тогда как общее количество добавляемого тепла пропорционально CP. Следовательно, коэффициент теплоемкости в этом примере равен 1,4.
Сжатие и расширение газов
Соотношение между давлением и плотностью при сжатии или расширении газа зависит от характера процесса. Процессы могут быть
- изотермическими,
- изоэнтропическими (адиабатическими)
- политропными
изотермическими процессами сжатия/расширения
0003 изотермический.
Изотермический процесс может быть выражен с помощью закона об идеальном газе как
P / ρ = постоянная (1)
, где
P = Абсолютное давление (PA, N / M0111 = Абсолютное давление (PA, n / M0111. 2 )
ρ = плотность (кг/м 3 )
Изотермический процесс можно также выразить как
2
8
80112 pV = constant (1a)
or
p 1 V 1 = p 2 V 2 (1b)
where
V = gas volume ( M 3 , FT 3 …)
Суффикс 1 Обозначает начальные условия и суффикс 2 Обозначает конечные условия
ISENTROPIC (OR ADIABATIC).0101
Если сжатие или расширение газа происходит при отсутствии потока тепловой энергии ни в газ, ни из газа , то говорят, что процесс является изоэнтропическим или адиабатическим.
The isentropic (adiabatic) process can be expressed with the Ideal Gas Law as
p / ρ k = constant (2)
where
k = c стр / с в — отношение удельных теплоемкостей — отношение удельных теплоемкостей при постоянном давлении — c p — к удельной теплоемкости при постоянном объеме — c v
Изэнтропический или адиабатический процесс Также можно выразить как
Polytropic 11111010101011101111011110111101111011110111011101111011101110111111101110 годы.PV K = постоянная (2A)
или
P 1 V 1
P 1 V 1
P 1 V 1
P 1 V 1000 2 P 1 .0154 K = P 2 V 2 K (2B)
