Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Теоретичні цикли теплових двигунів

Цикл теплового двигуна є одним з видів термодинамічних циклів за яких відбувається перетворення тепла, що підводиться у механічну роботу. Найвідомішими з таких циклів є:

1. Цикл Отто

2. Цикл Дизеля

3. Цикл Стирлінга

4. Цикл Карно

5. Цикл Ленуара

Цикл Отто — ідеалізований термодинамічний цикл, на якому ґрунтується робота чотиритактного двигуна внутрішнього згорання поршневого типу. Цикл складається із двох адіабатичних та двох ізохоричних процесів.

Максимальний коефіцієнт корисної дії циклу Отто задається формулою:

,

де r — коефіцієнт стиснення, а , та — теплоємності газу при постійному тиску й при постійній температурі, відповідно.

Ніколаус Август Отто був німецьким винахідником, що у 1876 році створив перший чотиритактний двигун внутрішнього згоряння, прототип сотень мільйонів двигунів, побудованих відтоді.

Двигун Отто використовувався піонерами автобудування Готлібом Даймлером і Карлом Бенцом. Перший автомобіль Роял Даймлер мав потужність 6 кінських сил і був поставлений принцу Уельскому.

Двигун внутрішнього згоряння — різнобічний апарат: він використовується для моторних човнів і мотоциклів; у нього багато застосувань у промисловості; і він був життєво необхідним елементом при винаході аероплана. До польоту першого реактивного літака в 1939 році фактично всі літальні апарати були споряджені двигунами внутрішнього згоряння, що працювали за принципом Отто. Але набагато важливішим застосуванням двигуна внутрішнього згоряння є його використання, як рушійну силу автомобілів.

Цикл Ді́зеля (англ. Diesel cycle) — термодинамічний цикл, що описує робочий процес двигуна внутрішнього згоряння із займанням пального, що впорскується від нагрівання робочого тіла (цикл дизельного двигуна). Назву цикл отримав на честь німецького інженера-винахідника Рудольфа Дізеля, творця першої конструкції дизельного двигуна.

Ідеальний цикл Дізеля складається з чотирьох процесів:

· 1—2 адіабатичне стиснення робочого тіла;

· 2—3 ізобаричне підведення теплоти до робочого тіла;

· 3—4 адіабатичне розширення робочого тіла;

· 4—1 ізохоричне охолодження робочого тіла.

ККД циклу Дізеля:

,

де — ступінь стиску;

— коефіцієнт попереднього розширення;

— показник адіабати.

Ідеальний цикл лише приблизно описує процеси, що відбуваються у реальному двигуні, але для технічних розрахунків для більшості випадків точність такого наближення є задовільною.

Ци́кл Сті́рлінга — термодинамічний цикл роботи теплового двигуна. Цикл складається з чотирьох стадій:

1. Робоча речовина розширюється при постійній температурі

2. Робоча речовина охолоджується при постійному об’ємі

3. Робоча речовина стискається при постійній температурі

4. Робоча речовина нагрівається при постійному об’ємі\

5. Коефіцієнт корисної дії (ККД) для двигуна, що працює за циклом Стирлінга залежить лише від різниці температур нагрівача і холодильника .

6.

Цикл Карно́ — ідеальний термодинамічний цикл.
Цикл складається з чотирьох стадій:

1. Робоча речовина нагрівається за сталої температури (ізотермічний процес).

2. Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес).

3. Робоча речовина охолоджується за сталої температури (ізотермічний процес).

4. Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес).

Коефіцієнт корисної дії для двигуна, що працює за циклом Карно, залежить лише від різниці температур нагрівача і охолоджувача .

Для збільшення коефіцієнта корисної дії циклу Карно необхідно зробити температуру нагрівача якомога більшою, а температуру охолоджувача — якомога меншою.

Цикл Ленуа́ра (англ. Lenoir cycle) — термодинамічний цикл, що описує робочі процеси низки двигунів внутрішнього згоряння, різного конструктивного виконання та призначення, до яких належать:

· історично перший роботоздатний двигун внутрішнього згоряння, запатентований^[1] у 1859 р. бельгійським винахідником Жаном Жозефом Етьеном Ленуаром, на честь якого цикл отримав свою назву;

· теплові ракетні двигуни;

· безклапанні пульсуючі повітряно-реактивні двигуни;

· газотурбінні двигуни внутрішнього згоряння, що працюють без доступу атмосферного повітря, на ракетному пальному, (однокомпонентному, наприклад, перекису водню, або двокомпонентному, що складається з пального і окислювача), наприклад, турбіни двигунів торпед, турбонасосних агрегатів рідинних реактивних двигунів тощо.