При применении табличных значе[ий внутренней энергии 1 кгмоль продуктов сгорания при а = 1 в случаях а > 1 уравнение (138) для удобства пользования можно преобразовать:
- - -1.* - (« - оь)- (139)
где и и If - внутренняя энергия 1 кгмоль воздуха при температурах в точках Z и Ь;
Uqz и и- внутренняя энергия \ кгмоль продуктов сгорания при а= 1
при температурах в точках z и Ь. Уравнение (138) или (139) дает связь между средним показателем политропы 2 и темпера 1урой ff. Другая связь между этими величинами в зависимости от осуществляе.хюго цикла задана уравнением (135) или (136):
= TFir - 273 или = - 273.
Полученную систему уравнений решают методом подбора. При определении показателя политропы расширения карбюраторного двигателя, работающего при а<1, пользуясь уравнением (138), вместе величины Я„ подставляют Я„ - ДЯ„.
Для газового двигателя при пользовании уравнениями (138) и (139) теплотворность топлива относят ие к 1 при 0°С и 760 мм рт. ст., а к 1 кгмоль, т. е. вместо Я, подставляют 22,4 Я, ккал1кгмоль.
Если 2 то левые части уравнений (139) и (138) равны .нулю. Теплообмен на линии расширения как бы отсутствует, что может быть, как отмечалось выше, в том случае, когда подвод теплоты к рабочем гелу вследствие догорания равен отводу теплоты в стенки. Политропа обращается в адиабату и tii = ki.
Если > S, то подвод теплоты от догорания больше, чем теплоотдача в стенки, и П1 получается меньше ki.
При < %z теплоотдача в стенки больше, чем подвод теплоты от догорания, и til получается больше ki. Таким образо.м, величина Пч зависит от величины и правильности оценки т. е. от величины теплоотдачи в стенки за весь период сгорания и расширения. ••
На основании экспериментальных данных величина \ колеблется в пределах 0,82-0,87, а в двигателях с наддувом до 0,92. Связь между величинами П1 и Ё, позволяет, задавшись величиной только Е,, принимать далее при расчете взаимно согласованные величины \ и Пч, Возможная ошибка при выборе в этом случае значительно меньше тех ошибок, которые могут быть при выборе и щ по опытным данным без их взаимной увязки.
Изменение состояния рабочего тела в период выпуска и методы расчета параметров рабочего тела в выпускной системе рассмотрены в гл. VH.
§ 7. ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ РАБОЧИЙ ЦИКЛ
Среднее индикаторное давление и индикаторная мощность
К параметрам, характеризующим действительный рабочий цикл двигателя, относятся среднее индикаторное давление, индикаторная мощность и индикаторный к. п. д.
Работа цикла, отнесенная к рабочему объему цилиндра, представляет собой, с одной стороны, удельную работу действительного, цикла, т. е. работу цикла в кгм, отнесенггую к 1 рабочего объема цилиндра,, а с другой стороны, такое условное, постоянное по величине, избыточное среднее
давление в кг/м, которое, действуя на поршень, совершает за один его ход работу, равную работе газов в цилиндре за один цикл. Эту величину обозначают через Pf кг/м или pj кг/см.
При обработке индикаторных диаграмм (в координатах р - V) величину среднего давления р,- определяют по средней высоте площади действительной индикаторной диаграммы, получающейся за один рабочий цикл. Эта средняя высота является высотой прямоугольника, имеющего длину, равную ходу поршня в масштабе диаграммы, и по площади равновеликого площади последней.
Величину Pf при проведении тепловых расчетов обычно определяют в два приема:
1) первоначально подсчитывают среднее расчетное давление pJ для расчетной нескругленной диаграммы, получающееся за два основных хода - сжатие и расширение (включая участок видимого сгорания);
2) затем уменьшают полученное давление pf на величину скругления диаграммы у точек с, z, г и Ь.
Среднее индикаторное давление р для нескругленной расчетной диаграммы, получающееся, как указывалось выше, только за ход сжатия и ход расширения, для всех рассматриваемых циклов может быть определено по формулам работы расширения при постоянном давлении и работы политропических сжатия и расширения.
На фиг. 62 изображена схема расчетной нескругленной диаграммы для смешанного цикла; линии сжатия и расширения являются политропами с некоторыми средними постоянными показателями дг, и п.
Вся полезная работа гагчов в цилиндре за два хода поршня, соответствующая на фиг. 62 площади aczzba
L~ Ьгг + Lzb - Lac кгмЩикл. (140)
Работа на участке гг, согласно фиг. 62,
= Р,У, -P,V,== P,V, - 1) = Р.Ус (р -1).
Работа политропического расширения газов на участке от точки z до точки b индикаторной диаграммы
«9 - 1
«2-1
Работа пол и тропического сжатия газов при движении поршня от н. м. т. до в. м. т.
/ - РсУс •-ас - - 1
= ял -Ч
Подставив полученные выражения работы в исходное уравнение (140) и вынеся за скобки произведение P<..V, получим
кгм/цикл.
Если работу цикла L отнести к 1 рабочего объема цилиндра, то это отношение примет вид
[Чр-)(.-5)-„-(.-)
кг/м"". (141)
кг1см. (142)
Если в уравнение (142) подставить частное значение р=1, то получим выражение pf для цикла со сгоранием при V = const (так как для этого цикла 8 = s) в следующем виде:
«2
Ь(-)-~Гт(1-)]. 043)
Так как
для упрощения подсчета рр по формулам (142) и (143) целесообразно отно-
11 1 .
шения .,„1 *> -и „, 1 заменить соответственно через отношения
температур. Таким же образом вместо величины ре"» удобнее пользоваться величиной р.
Уменьшение площади действительной диаграммы amfedglxa по сравнению с расчетной площадью aczzba (фиг. 63) получается, с одной стороны, из-за округлений в конце хода сжатия у точки с (вследствие начала горения топлива до в. м. т.), на линии сгорания у точек z и z (вследствие конечной скорости сгорания) и в конце хода расширения у точки b (в результате начала открытия выпускного клапана до н. м. т.), а с другой стороны, вследствие отклонения действительных процессов сжатия и расширения от политропических процессов с показателями и п.
При округлении верхней части расчетной диаграммы цикла со сгоранием при постоянном объеме принимают, что максимальное давление действительного цикла
Р, = ?гРг, (144)
где рр - максимальное давление в расчетном цикле; ср 0,85 - коэффициент снижения давления.
Обозначив через ср так называемый коэффициент полноты диаграммы, т. е. величину, учитывающую уменьшение площади диаграммы, определяют величину среднего индикаторного давления р,. действительной диаграммы четырехтактного двигателя по формуле
Pi = <?nP /cato. (145)
Коэффициент полноты диаграммы ср оценивается экспериментально по индикаторным диаграммам, снятым с реальных двигателей, и имеет величину 0,92-0,97. Большие значения ср следует отнести к карбюраторным двига-
Заменив в формуле (141) кг/м через Рс = Ра кг1см и отношения Ус 1
ооъемов гт через , получим окончательное выражение среднего инди-
каторного давления pf для смешанного цикла в кг1см:
