Для идеального цикла двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме называется циклом Отто по имени немецкою конструктора Н.А. Отто, осуществившего этот цикл в 1876 г.
Горючей смесью в цикле Отто является воздух, смешанный с парами бензина или любым другим легко испаряющимся веществом.
Рис.1. Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с подводом теплоты при постоянном объеме.
Процессы: (1-2) - адиабатное сжатие; (2-3) - изохорное повышение давления с λподводом теплоты; (3-4) ) - адиабатное расширение; (4-1) - изохорное уменьшение давления с отводом теплоты.
Расчет параметров узловых точек цикла
Точка 1: р1= 0,098МПа (задано), Т1 = t1+273 = 23 + 273 = 296 К.
Удельный объeм определим из уравнения состояния газа (уравнения Клайперона-Менделеева):
υ1 = m·R·Т1/р1= 1·287,1·296/98000 = 0,867 м3/кг, где R= 287,1 кДж/(кг·К) - удельная газовая постоянная для воздуха (считаем, что горючая смесь в цилиндрах ДВС, мало чем отличается от воздуха).
Точка 2: р2 = р1·εk = 0,098·71,4 = 1,494 МПа .
υ2 = υ1/ε = 0,867/7 = 0,124 м3/кг.
Т2 = Т1·εk-1 = 296·71,4-1 = 645 К.
Точка 3: υ3 = υ2 = 0,124 м3/кг.
р3 = р2·λ = 1,494·1,9 = 2,839 МПа.
Т3 = Т2·λ = 645·1,9 = 1226 К.
Точка 4: υ4 = υ1 = 0,867 м3/кг,
р4 = р1·λ = 0,098·1,9 = 0,186 МПа.
Т4 = Т1·λ = 296·1,9 = 562 К.
Термический КПД цикла определяется по формуле:
ηt = 1- (1/εk-1) = 1 - 1/71,4-1 = 0,541 (54,1%).
Результаты расчетов сводим для удобства в следующую таблицу:
Параметры
Номер точки Р, МПа Т, К υ, м3/кг
1 0,098 296 0,867
2 1,494 645 0,124
3 2,839 1226 0,124
4 0,186 562 0,867
Количество подведенной теплоты: q1 = сv·(Т3 - Т2), где теплоемкость при температуре Т = (Т3 + Т2)/2 = (1226 + 645)/2 = 936К (663º С), равна: сv ≈ 0,763 кДж/(кг·К)
q1 = 0,763·(1226 - 645) = 443,30 кДж/кг.
Количество отведенной теплоты: q2 = сv·(Т4 - Т1), где теплоемкость при температуре Т = (Т4 + Т1)/2 = (562 + 296)/2 = 429К (156º С), равна: сv ≈ 0,721 кДж/(кг·К)
q1 = 0,721·(562 - 296) = кДж/кг = 191,79 кДж/кг.
Затраченную работу 1 кг воздушной смеси, можно определить по формуле:
l = R·T1 ·ln() = 287,1·296· ln(0,098/1,494) = - 231510,6 кДж/кг = -231,51 МДж/кг.
Примечание