и при постоянном давлении тс [кДж/(кмоль-град)]. Между ними существует зависимость

mc - rrwv =8,315. (29)

Для определения средних мольных теплоемкостей различных газов в зависимости от температуры используют либо эмпирические формулы, либо справочные таблицы или графики*.

В табл. 5 даны значения средних мольных темплоемкостей некоторых газов при постоянном объеме**, а в табл. 6 приведены эмпирические формулы, полученные на основании анализа табличных данных. Отклонения значений средних мольных теплоемкостей, полученных по эмпирическим формулам, от табличных значений не превышают 1,8%.

Табл иц а 5

t, -с

Средняя мольная теплоемкость отдельных газов прн яостоянном объеме, кДж/(кмоль-град)

• Теплоемкость прн 2600 , 2700 и 2800° С подсчитана методом интерполяции.

, В диапазоне давлений, используемых в автомобильных и тракторных двигателях, влиянием давления на средние мольные теплоемкости пренебрегают.

** Таблица рассчитана по данным учебника [9],

о"

to to

o"

Таблица 7

Средняя,мольная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кмоль град), бензина при и

Таблица 8

Температу-- ра t. "С

О 100 200 300 400 500 600 700 800 9Q0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания, кДж/(кмольград), дизельного топлива при и

22,184 22,545 22,908 23,324 23.750 24,192 24,631 25.069 25,490 25,896 26,278 26,641 26,987 27,311 27,618 27,907 28,175 28,432 28,669 28,895 29,107 29,310 29,503 29,680 29,851 30,011 30,164 30,311 30,451

22,061 22,398 22,742 23.142 23,554 23.985 24,413 24,840 25,251 25,648 26,021 26,375 26,713 27,029 27,328 27,610 27,873 28,123 28,354 28,575 28,782 28,980 29,169 29,342 29,510 29,666 29,816 29,960 30,097

21,958 22,275 22,602 22,989 23,390 23,811 24,229 24,648 25,050 25,439 25,804 26,151 26,482 26,792 27,085 27,361 27,618 27,863 28,089 28,305 28,508 28,703 28,888 29,057 29,222 29,375 29,523 29,664 29,799

21,870 22.169 22,482 22,858 23,249 23,662 24,073 24,484 24,879 25.261 25.620 25,960 26,286 26,589 26,877 27,148 27,400 27,641 27,863 28.076 28,275 28,466 28,648 28.815 28,976 29,127 29,272 29,412 29,546

21,794 22,078 22,379 22,745 23,128 23,533 23,937 24,342 24,731 25,107 25,460 25,795 26,116 26,415 26,698 26,965 27,212 27,449 27,668 27,877 28,073 28,262 28,441 28,605 28,764 28,913 29,056 29,194 29,326

21,728 21,999 22,289 22.647 23,022 23,421 23,819 24,218 24,602 24,973 25,321 25,652 25,967 26,262 26,541 26,805 27,049 27,282 27,497 27,704 27,898 28,083 28,250 28,422 28,580 28,726 28.868 29,004 29,135

21.670 21,929 22.210 22,560 22,930 23,322 23,716 24,109 24.488 24.855 25.199 25.525 25,837 26,128 26,404 26,664 26,905 27,135 27,348 27,552 27,743 27,926 28,101 28,261 28,417 28,562 28,702 28,837 28,966

21,572 21.812 22.077 22,415 22,774 23,157 23,541 23,927 24.298 24,657 24,993 25.313 25,618 25,903 26,173 26,427 26,663 26,888 27,096 27,296 27,483 27,663 27,834 27,991 28,144 28,286 28.424 28,557 28,684

21,493 21,717 21,970 22,300 22,648 23,023 23,401 23.780 24,144 24.487 2-,828 25.142 25.442 25,722 25,986 26,237 26,468 26,690 26,894 27,090 27,274 27.451 27.619 27.774 27,924 28.064 28.199 28,331 28,456

21,428 21,640 21.882 22,202 22.544 22,914 23.285 23,659 24.018 24,366 24,692 25,001 25,296 25,572 25.833 26,080 26,308 26,526 26.727 26,921 27,102 27,276 27,442 27,595 27,743 27,881 28.015 28,144 28.269

21.374 21.574 21,808 22,121 22,457 22,822 23.188 23,557 23.912 24,256 24,578 24.883 25,175 25,447 25,705 25,948 26,173 26,389 26,587 26,781 26,958 27,130 27.294 27,444 27,591 27,728 27,860 27,988 28.111

21,328

21,519

21,745

22,052

22,384

22,743

23,106

23,471

23,822

24,162

24,481

24,783

25.071

25.341

25.596

25,836

26,059

26,272

26,469

26.658

26,835

27.005

27,168

27,317

27,462

27,598

27,729

27,856

27,978

Г f>

/При выполнении расчетов теплоемкость свежего заряда в карбюраторных двигателях и дизелях обычно принимается равной теплоемкости воздуха, т. е. без учета влияния паров топлива, а в газовых двигателях - без учета разности в теплоемкостях газообразного топлива и воздуха.

Среднюю мольную теплоемкость продуктов сгорания определяют как теплоемкость смеси газов [кДж/(кмоль- град) :

\mcv\ = 2ii{mcvi\, , (30)

i=\ -

где г,- = Mi/M2 - объемные доли каждого газа, входящего в данную смесь; (/ПС;/()• - средние мольные теплоемкости каждого

газй, входящего в данную смесь, при температуре смеси t.

При полном сгорании топлива (а > 1) продукты сгорания состоят из смеси углекислого газа, водяных паров, азота, а при а > 1 и кислорода. При этом

+ Мп, {mcvH,)ll ("vojy . (31)

где 4 - температура, равная 0° С; - температура смеси в конце видимого сгорания.

При неполном сгорании топлива (а< 1) продукты сгорания состоят из смеси углекислого газа, окиси углерода, водяного пара, сво-€одного водорода и азота. При этом

st, I

+ Мн,о [тс н.о)!: + Л1н, [тс + Ми, [ш )Й • (32)

Значения средней мольной теплоемкости продуктов сгорания бензина (состав: С = 0,855; Н = 0,145) в зависимости от а даны в табл. 7, а значения средней мольной теплоемкости продуктов сгорания дизельного топлива (состав: С = 0,870; Н =0,126; О = 0,004) - в табл. 8.

Глава II

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

§ 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ,

Теория двигателей внутреннего сгорания основана на использовании термодинамических зависимостей и приближении их к действительным условиям путем учета реальных факторов. Поэтому глубокое изучение теоретических (термодинамических) циклов, осно-

ванное на знании термодинамики, является необходимым условием успешного изучения процессов, происходящих в цилиндрах реальных автомобильных и тракторных двигателей.

Замкнутые теоретические циклы в отличие от действительных процессов, происходящих в цилиндре двигателей, осуществляются в воображаемой тепловой машине и характеризуются следующими особенностями:

1. Преобразование теплоты в механическую энергию осуществляется в замкнутом объеме одним и тем же несменяемым количеством рабочего тела.

2. Состав и теплоемкость рабочего тела остаются постоянными.

3. Подвод теплоты производится от постороннего источника только при постоянном объеме и постоянном давлении.

4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатически, т. е. без теплообмена с окружающей средой, с одинаковыми и постоянными показателями адиабат.

5. В теоретических циклах отсутствуют какие-либо потери теплоты (в том числе на трение, излучение, гидравлические потери и т. п.), кроме отвода теплоты холодному источнику. Эта потеря является единственной и обязательной для замкнутого теоретического цикла.

• Прртотипами реальных рабочих циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания без наддува являются теоретические циклы, приведенные на рис. 7: 1) цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (рис. 7, а); 2) цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (рис. 7, б) и 3) цикл со смешанным подводом теплоты при постоянном объеме и постоянном давлении (рис. 7, в).

Основные термодинамические соотношения показателей и параметров замкнутых теоретических циклов приведены в табл. 9.

Каждый теоретический цикл характеризуется двумя основными показателями: теплоиспользованием, которое определяется термическим коэффициентом полезного действия, и работоспособностью, которая определяется удельной работой цикла.

Термическим к. п. д. называется отношение количества теплоты, превращенной в полезную механическую работу, к общему количеству теплоты, подведенной к рабочему телу:

т,, = (Q, - Q2)/Qi = 1 - Qs/Qi, (33)

где Q, - количество теплоты, подведенное к рабочему -телу от постороннего источника; Q2 - количество теплоты, отведенное от рабочего тела холодному источнику.

Удельной работой цикла называется отношение количества теплоты, превращенной в механическую работу, к рабочему объему и выражается в Дж/м:

р, = (Qi - QzViVa - V,) = LJ{V, - V,), (34)

где Va - максимальный объем, занимаемый рабочимтелом в конце процесса расширения (н. м. т.), м; V - минимальный объем, занимаемый рабочим телом в конце процесса сжатия (в. м. т.), м; /,ц = = Qi - Q2 - работа цикла, Дж (Н-м).