Цикл тринклера

Цикл Тринклера

Цикл Тринклера (или цикл Сабатэ) является гибридом циклов Отто и Дизеля. В нём осуществляется смешанное сгорание (смешанный подвод теплоты). У двигателей работающих по этому циклу имеется форкамера, соединённая с рабочим цилиндром.

Воздух адиабатно сжимаемый в рабочем цилиндре (процесс 1-2), рис. 8.4, сжимается в форкамере, в которую подаётся топливо. Топливо смешивается со сжатым воздухом, воспламеняется, и часть его быстро сгорает в небольшом объёме форкамеры (процесс 2-3). Сгорание части топлива приводит к повышению давления, и поэтому смесь несгоревшего топлива, воздуха и продуктов сгорания проталкивается в рабочий цилиндр. Здесь происходит догорание остатков топлива при приблизительно постоянном давлении, так как этот процесс приводит к перемещению поршня (процесс 3-4).

Цикл тринклера

Рис. 3.4. Цикл Тринклера: а) в рабочей диаграмме; б) в тепловой

После окончания сгорания топлива происходит рабочий ход поршня – адиабатное расширение (процесс 4-5) продуктов сгорания. Затем в процессе 5-1 выполняется выталкивание продуктов сгорания — изохорный процесс отвода тепла q2. Цикл со смешанным подводом теплоты имеет две части процесса сгорания: сначала теплота подводится в результате быстрого изохорного сгорания части топлива в форкамере, затем осуществляется изобарный процесс медленного догорания остатков топлива в рабочем цилиндре.

В отличие от двигателя Дизеля двигатель Тринклера не нуждается в компрессоре высокого давления для распыла жидкого топлива, которое распыляется струёй сжатого воздуха. И при этом в этом цикле сохраняется преимущество цикла Дизеля, так как часть процесса сгорания – изобарный процесс.

Для определения термического кпд цикла Тринклера используем ранее введенные обозначения:

– степень предварительного расширения

– степень последующего расширения ,

так как v1 = v5; v2 = v3

– степень повышения давления

Пользуясь методикой, использованной при выводах термических кпд циклов Отто и Дизеля, получим

то подставив значения полученных температур в выражение (8.9) получим

Выражение (8.10) при отсутствии изобарного процесса (r = 1) превращается в уравнение термического кпд цикла Отто, а при отсутствии изохорного процесса (l = 1) превращается в уравнение термического кпд цикла Дизеля.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Цикл — тринклер

Цикл Тринклера или цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные бескомпрессорные дизели ( рис. 8.4 е), осуществляется по следующей схеме. Адиабата / — 2 соответствует сжатию в цилиндре воздуха до температуры, превышающей температуру самовоспламенения топлива. Изохора 2 — 3 соответствует процессу горения топлива, впрыскиваемого в цилиндр, а изобара 3 — 4 изображает процесс горения остальной части топлива по мере поступления его из форсунки. Расширение продуктов сгорания идет по адиабате 4 — 5, а изохора 5 — 1 соответствует выхлопу отработавших газов в атмосферу.  [1]

Цикл Тринклера является комбинацией циклов с подводом теплоты при v — const и р — const и лишен их недостатков. В этих двигателях, как и в дизелях, сжатие топлива и смеси производится раздельно. Двигатели Тринклера в верхней части цилиндра имеют специальную камеру 1 ( форкамеру), соединенную с цилиндром узким каналом. Воздух с параметрами Tlt pL, v1 адиабатно сжимается в цилиндре ( процесс / — 2) до давления ра, соответствующего температуре, которая на 200 — 300 С выше температуры самовоспламенения жидкого топлива. Топливо, распыляемое в форкамере форсунками 2, подается к ним под большим давлением плунжерным насосом.  [3]

В двигателях, работающих по циклу Тринклера. рас-пыл топлива производится топливным насосом высокого давления, а компрессор, применяемый при пневматическом распыле топлива, отсутствует.  [4]

В некоторых учебниках этот цикл называется циклом Тринклера.  [5]

Рассмотренный цикл носит название смешанного цикла или цикла Тринклера и является общим для всех циклов поршневых двигателей. Смешанный цикл позволяет получить два частных случая.  [6]

Цикл Тринклера это:

Цикл Тринклера (англ.   Seiliger cycle. англ.   Sabathe cycle ) — термодинамический цикл. описывающий рабочий процесс дизельного двигателя со смешанным сгоранием. Объединяет в себе цикл Отто и цикл Дизеля. Носит имя своего изобретателя Густава Тринклера .

Идеальный цикл Тринклера состоит из процессов:

Цикл тринклера

Цикл тринклера

p-V диаграмма цикла Тринклера

  • 1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение топливно-воздушной смеси.
  • 2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).
  • 3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).
  • 4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.
  • 5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).

Жидкое топливо, введенное в форкамеру при сравнительно невысоком давлении, распыляется струей сжатого воздуха, поступающего из основного цилиндра. Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием частично сохраняет преимущества цикла Дизеля перед циклом Отто — часть процесса сгорания осуществляется при постоянном давлении.

Термический КПД цикла Тринклера Цикл тринклера,

где Цикл тринклера — степень сжатия,

Цикл тринклера — степень предварительного расширения, Цикл тринклера — степень повышения давления при изохорном процессе сгорания, Цикл тринклера — показатель адиабаты.

Частными случаями цикла Тринклера являются цикл Отто (при Цикл тринклера) и цикл Дизеля (при Цикл тринклера).

22. Допущения перехода к теоретич циклам. Цикл Дизеля. Цикл Тринклера.

Допущения перехода к теоретическим циклам:

— в цилиндре находится пост и неизмен кол-во рабочего тела

— рабочее тело – идеальный газ; теплоемкость постоянна

— процессы сжатия и расширения явл адиабатными

— процесс сгорания заменяется подводом теплоты извне в опред. момент, процесс выпуска является отводом теплоты.

Цикл с подводом теплоты при p=const Цикл тринклера

Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя.

Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:

1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;

2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;

3—4 адиабатное расширение рабочего тела;

4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

Цикл со смешанным подводом теплоты

Цикл Тринклера — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс дизельного двигателя со смешанным сгоранием. Цикл тринклера

Идеальный цикл Тринклера состоит из процессов:

1—2 В рабочем цилиндре воздух адиабатически сжимается за счет инерции маховика, сидящего на валу двигателя, нагреваясь при этом до температуры, обеспечивающей воспламенение жидкого топлива.

2—3 Сгорание части топлива в небольшом объеме форкамеры (V=const).

3—4 Догорание оставшегося топлива в рабочем цилиндре (P=const).

4—5 Адиабатическое расширение продуктов сгорания.

5—1 Удаление выхлопных газов (V=const).

Жидкое топливо, введенное в форкамеру при сравнительно невысоком давлении, распыляется струей сжатого воздуха, поступающего из основного цилиндра. Вместе с тем цикл со смешанным сгоранием частично сохраняет преимущества цикла Дизеля перед циклом Отто – часть процесса сгорания осуществляется при постоянном давлении.

25. Цикл двс с подводом теплоты при пост давлении в pv и ts координатах. Какие факторы и как влияют на термический кпд?

Цикл тринклера

Степень предварительного расширения ρ=V3/V2; Степень сжатия ε=V1/V2; Термич КПД ηt =1-(q2/q1)

Подведенная теплота q1=Cp(T3-T2); Отведенная теплота q2=Сv(T4-T1)

Выразим температуру в т. 2,3,4 через T1

T3=T2ρ= T1ε k -1 ρ

T4/T3=(V3/V4) k -1 =(V2/v1) k -1 → T4=T3(V3/V2) k -1 = T1ρ ε k -1

T4=T1ρ ε k -1 (ρ/ε) k -1 =T1ρ k

ηt =1- (Сv(T1 ρ k -T1))/(Cp(T1ε k -1 ρ — T1ε k -1 ))=1-ρ k -1/ ε k -1 k(ρ-1)

В дизелях с увел нагрузки, КПД падает

26. Сравнительный анализ теоретич циклов двс

— сравнение при одинаковых степенях сжатия и одинак подводим теплоте Цикл тринклера

При данных условиях цикл Отто более эффективен, чем цикл Дизеля

Цикл Тринклера занимает промежуточное положение

— сравнение при различных степенях сжатия и при одинак макс темп цикла

Пример 4: Цикл Тринклера

Цикл состоит из двух адиабатных процессов (1®2 и 4®5), одного изобарного (2®3) и двух изохорных процессов (2®3 и 5®1). Характеристики цикла: степень сжатия e = V1 / V2 ; степень повышения давления l = р3 /р2 ; степень предварительного расширения &#&61; = V4 /V3 .

По степени сжатия e определим V2 = V1 /e = 1,0/14,0 = 0,072 м 3 .

Напишем уравнение адиабатного процесса 1®2 в ином виде: Т1V1 k -1 = Т2V2 k -1. и определим:

Поскольку процесс 2®3 протекает при постоянном объеме

Используя степень повышения давления, определим р3 = lр2 = 1,4×43,547·10 5 = 60,&669times;10 5 Па.

Используя степень предварительного расширения, определим V4 = &#&61;V3 = 1,7×0,072 = 0,12 м 3 .

Поскольку процесс 3®4 протекает при постоянном давлении

Поскольку процесс 5®1 протекает при постоянном объеме

Используя уравнения адиабатного процесса 4®5, определим

Рабочий объем цилиндра:

Тепло в цикле Тринклера подводится в ходе изохорного процесса 2®3 и изобарного процесса 3®4. Количество подведенного тепла определяется по формуле:

Тепло в цикле Тринклера отводится в ходе изохорного процесса 5®1. Количество отведенного тепла определяется по формуле:

Среднее давление цикла:

Для проверки определим среднее давление цикла по формуле:

Коэффициент полезного действия:

Указание: Д иаграмма реального цикла (схематически показана тонкими линиями) построена аналогично предыдущему циклу Дизеля.

Задачи для самостоятельного решения:

В таблицах 1.7 — 1.10 приведены (по вариантам) количественные данные о некоторых параметрах состояний идеального газа, участвующего в качестве рабочего тела в циклах идеального теплового двигателя. Двигатель работает по теоретическим моделям циклов —

Варианты — 51 — 55. цикл Карно, таблица 3.7;

61 — 65. цикл Отто, таблица 3.8;

71 — 75. цикл Дизеля, таблица 3.9;

81 — 85. цикл Тринклера, таблица 3.10.

Состояния газа изменяются в циклах от начального (1) по маршруту:

1®2®3®4®1 или 1®2®3®4®5 (цикл Тринклера).

1) Вычислить все параметры цикла, не заданные в таблицах.

2) Построить диаграммы р =j(V ) схематически для реального и количественно для теоретического циклов.

3) Описать особенности реальных процессов, происходящих в соответствующем данному циклу 4-х тактном двигателе.

4) Указать наименование (согласно принятым в литературе) частных термодинамических процессов, составляющих цикл.

5) Рассчитать количество теплоты, полученной рабочим телом от нагревателя (Qн ) и отданной холодильнику (Qх ).

6) Вычислить полезную работу цикла (L0 ), термический коэффициент полезного действия цикла (h), среднее давление цикла (p0 ), степень сжатия (e), степень повышения давления (l), степень предварительного расширения (цикл Тринклера — r).

7) Приводя данные о рассчитанных величинах поясните их смысловое и количественное содержание.

8) Как необходимо изменить параметры заданного цикла, чтобы повысить его КПД и среднее давление?

Рi. Тi. Vi — давление, температура и объем газа в соответствующих состояниях; Qн. Qх – соответственно теплоты — полученная от нагревателя и отданная
холодильнику; Q1. Q2 — теплоты полученные рабочим телом в цикле Тринклера на участках: 2®3 и 3®4; L0 — полезная работа цикла; p0 — среднее давление цикла; Vh — объем цилиндра от НМТ до ВМТ; e = V1 /V2 — степень сжатия; l = Р3 /Р2 — степень повышения давления; r = V3 /V2 — степень предварительного расширения (цикл Тринклера); М — масса газа; m — молярная масса газа; сv . ср — удельные
изохорическая и изобарическая теплоемкости газа; k = ср /сv — показатель адиабаты; R = 8314 Дж/кмоль. К – универсальная газовая постоянная.

Во всех вариантах в качестве рабочего тела рассматривать воздух. Принять:

Выбор вариантов проводить по таблице 1.6. и далее по таблицам 1.7 — 1.10

Таблица 1.6 — Варианты для задания

1.3. Контрольные вопросы

1. На что расходуется теплота, сообщаемая рабочему телу при изотермическом, изохорическом и изобарическом процессах?

2. Какой параметр не меняется в ходе изотермического процесса?

3. В какой форме происходит обмен энергией между рабочим телом и окружающей средой в ходе изохорического процесса?

4. За счет чего изменяется внутренняя энергия рабочего тела в ходе адиабатического процесса?

5. За счет чего происходит увеличение внутренней энергии рабочего тела при протекании изохорического процесса? Что при этом происходит с давлением?

6. Что произойдет с температурой рабочего тела, если при постоянном давлении уменьшить его объем в два раза?

7. Какой характеристикой оценивается эффективность обратных циклов и что собой представляет эта характеристика?

8. Какие потери учитывает термический коэффициент полезного действия?

9. От чего зависит термический КПД цикла Карно?

10. Из каких термодинамических процессов состоит цикл Карно?

11. Почему в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме ограничено увеличение степени сжатия?

12. В чем заключены недостатки двигателей Дизеля?

13. Как изменяется термический КПД двигателя с увеличением степени адиабатического сжатия?

14. Что такое степень сжатия и степень повышения давления?

15. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном объеме?

16. От каких величин и как зависит работа и КПД цикла с подводом теп­лоты при постоянном давлении?

17. Что такое степень предварительного расширения?

18. Степень сжатия в двигателях, работающих по циклу Дизеля выше или ниже, чем у двигателей, работающих по циклу Отто?

19. Из каких термодинамических процессов процесс сгорания топлива в двигателях, работающих по циклу Тринклера?

20. Какие величины степеней сжатия используются в циклах Отто, Дизеля и Тринклера? У каких из них наиболее высокий КПД?




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *