Цикл Карно двигателя внутреннего сгорания

В 1824 г. основоположник термодинамики С. Карно предсказал теоретический рабочий цикл четырехтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), соответствующий четырем ходам поршня I — всасывание воздуха [c.95]

Цикл Карно, как известно, является обратимым, циклы же двигателей внутреннего сгорания являются необратимыми. Двигатели не работают замкнутыми циклами. После каждого процесса расширения рабочий агент (продукты сгорания) не возвращается в свое исходное состояние, а выбрасывается из цилиндров двигателя и в цилиндры поступает новая порция приготовленной горючей смеси. Итак, имеем односторонний процесс изменения химического состава рабочего агента, т. е. переход горючей смеси в продукты сгорания. [c.158]

Отдел шестой Идеальные тепловые машины . Гл. 1 Цикл Карно гл. 2 Максимальная работа гл. 3 Циклы компрессоров, двигатели внутреннего сгорания и газотурбинных установок . [c.345]

В первом разделе учебного пособия изложены основные законы термодинамики и их приложения к расчету свойств газов и термодинамических процессов. Последовательно рассмотрены первое начало термодинамики, параметры состояния и уравнения состояния газа, теплоемкость газа, второе начало термодинамики. Дан термодинамический анализ теоретического цикла Карно, термодинамических циклов поршневого двигателя внутреннего сгорания и газотурбинного двигателя. [c.2]

Термодинамика — наука, изучающая самые разнообразные явления природы, сопровождающиеся передачей или превращениями энергии в различных физических, химических, механических и других процессах. Термодинамика как наука сложилась в середине XIX в., когда в связи с широким развитием и использованием тепловых машин возникла острая необходимость в изучении закономерностей превращения теплоты в работу, создании теории тепловых машин, используемой для проектирования двигателей внутреннего сгорания, паровых турбин, холодильных установок и т. д. Поэтому основное содержание термодинамики прошлого столетия — изучение свойств газов и паров, исследование циклов тепловых машин с точки зрения повышения их к. п. д. В силу этого основным методом термодинамики XIX в. был метод круговых процессов. С этим этапом развития термодинамики связаны прежде всего имена ее основателей С. Карно, Б. Клапейрона, Р. Майера, Д. Джоуля, В. Томсона (Кельвина), Р. Клаузиуса, Г. И. Гесса и др. [c.4]

Для двигателей внутреннего сгорания можно принять в качестве наиболее широких пределов температур = == 2 000° С 4 = 300 С отсюда возможный rif ДЛЯ цикла Карно в этом случае составляет 74,6%. [c.98]

В действительности, как это будет показано в дальнейшем, циклы двигателей внутреннего сгорания и паросиловых установок отличаются от цикла Карно и их термические к.п.д. ниже к.п.д. цикла Карно при тех же температурных пределах. [c.110]

В данном случае, строго говоря, цикл осуществляется не так, как ранее, когда рассматривался цикл Карно. Природа и свойства рабочего тела в цикле Карно при многократном его повторении оставались неизменными, а рабочее тело не покидало цилиндра. В двигателе внутреннего сгорания, во-первых, природа и свойства рабочего тела изменяются, поскольку по воспламенении горючая смесь в результате химического взаимодействия ее горючих компонентов с кислородом воздуха превращается в продукты сгорания, и, во-вторых, по окончании второго обратного хода продукты сгорания выбрасываются из цилиндра и он вновь заполняется сначала воздухом, а затем распыленным жидким топливом. [c.71]

Двигатели внутреннего сгорания — дизельные и карбюраторные — имеют высокий эффективный КПД — до 40% (первые) и до 35% (вторые). Они применяются главным образом на транспорте. Максимальная температура циклов — 2200—2600° С. КПД эквивалентного цикла Карно равен 85—88%, что указывает на достаточно большой резерв для совершенствования. При желании получить большую удельную мощность применяют двухтактные две, теряя несколько в экономичности, в противоположном случае — четырехтактные. Расход горючего у дизельных — 220—230 г/кВт-ч, у карбюраторных — 270—300 г/кВт-ч. [c.142]

В любом двигателе внутреннего сгорания углеводородные топлива — бензин, нефть, спирт, керосин, угольная пыль — сгорают сразу, т. е. окисляются кислородом воздуха до предела и превращаются в воду и углекислый газ. Это привычный, естественный, издревле общепринятый способ. Однако он не единственный. Разве нельзя сжигать топливо ступенчатым образом Например, превращать уголь сперва в угарный газ — окись углерода, потом, в свою очередь, сжигая ее, получать углекислый газ. А в промежутках нагревать и охлаждать, сжимать и расширять продукты реакций, — словом, осуществлять весьма необычные и экзотические термодинамические циклы. На первый взгляд, это совершенно бессмысленно. Сумма всех частей ведь всегда будет равна целому. Как ни сжигай топливо — сразу или по частям, его общая калорийность не должна измениться. Она и не меняется. В противном случае нарушался бы закон сохранения энергии. Тем не менее расчеты показывают, что механической энергии от того же количества топлива мы можем получить теперь больше. Короче говоря, появляется принципиальная возможность резко повысить термический к.п.д. тепловых машин, поднять его гораздо выше к.п.д. цикла Карно, доведя чуть ли не до 100 процентов. Такова практическая суть изобретения №201434. [c.276]

Имеется существенное различие между паросиловой установкой и двигателем внутреннего сгорания. Рабочее вещество теплового двигателя паросиловой установки претерпевает циклические изменения состояния . Экономичность такого цикла сравнима с экономичностью цикла Карно. С другой стороны, рабочее вещество двигателя внутреннего сгорания не возвращается к своему начальному состоянию, поэтому его действие нельзя непосредственно сравнивать с действием двигателя Карно. [c.143]

Как уже ранее отмечалось. Сади Карно еще в 1824 г. обосновал возможность создания двигателей внутреннего сгорания и предложил теоретический цикл, в котором при заданных условиях достигается максимальный термический КПД. Однако цикл Карно в машинах не осуществляется потому, что внутренняя площадь цикла получается весьма узкой и сильно вытянутой по оси V, и механические потери при этих условиях были бы весьма велики. [c.177]

Как видим, цикл двигателя внутреннего сгорания, изображенный указанной диаграммой, отличается от ранее описанных циклов. Если сравнивать его, например, с циклом Карно, то отличие заключается в следующем. [c.158]

Выше отмечалось, что в цикле Карно возможно наибольшее превращение теплоты в работу, тем не менее двигатели внутреннего сгорания работают не по циклу Карно. Объясняется это тем, что наклон адиабат и изотерм цикла Карно при такой разности —Т , [c.158]

Однако практически осуществить процесс в двигателе внутреннего сгорания по циклу Карно нельзя. Это объясняется тем, что двигатели внутреннего сгорания работают при большой разности температур начала и конца процесса. При такой разности температур (порядка 1000—1700° С) процесс в двигателях внутреннего сгорания будет протекать с очень большим увеличением давления и температуры (см. рис. 10-2). Максимальное давление при этом может достигать величины, равной 2—3 тыс. бар, а степень сжатия — порядка 400. Поэтому двигатели внутреннего сгорания работают не по циклу Карно, а по другим, менее экономичным, но практически осуществимым циклам. [c.223]

Здесь прежде всего говорится об устройстве и работе паровой машины, затем о циклах Карно и Ренкина и значении последнего цикла. Дальше для этих случаев выводятся формулы для работы пара и термического к. п. д. Затем говорится о начальной конденсации пара и значении паровой рубашки. В теме Употребление перегретого пара в паровых машинах говорится о значении перегретого пара при применении его в паровых машинах. По тому времени этот вопрос являлся весьма современным, так как именно с 90-х годов прошлого столетия перегретый пар стал широко использоваться в паросиловых установках, В следующей теме рассматриваются отступления индикаторной диаграммы паровой машины от идеальных циклов. Заслуживает внимания тот факт, что в учебнике Орлова газовые машины и двигатели внутреннего сгорания рассматриваются в конце первой части, а паровые машины — в конце второй. [c.80]

С теоретической точки зрения в двигателе внутреннего сгорания, как и во всяком тепловом двигателе, желательно осуществление цикла Карно, в действительности же он оказывается не- [c.171]

С термодинамической точки зрения двигатель внутреннего сгорания, как и любой тепловой двигатель, должен был бы работать по циклу Карно, обладающему самым высоким термическим к. п. д. Однако вследствие конструктивных трудностей двигатель внутреннего сгорания, в котором сообщение и отвод тепла происходили бы по изотермам, не удалось построить. [c.76]

В термодинамике степень совершенства цикла определяется значением его термического КПД, поэтому желательно, чтобы работа двигателей внутреннего сгорания осуществлялась по циклу Карно как имеЕОщему наибольший термический КПД. Однако практически осуществить цикл Карно оказалось невозможным, поэтому две работают по другим, менее экономичным циклам. Термодинамическая эффективность этих циклов зависит от конкретных условий их осуществления. В одних условиях экономически выгоден один цикл, в других условиях — другой. Сравнение идеальных циклов Отто, Дизеля и Тринклера показывает [c.180]

Однако, как будет вндно из дальнейшего, действительные двигатели не работают по циклу Карно, так как невозможно из конструктивных соображений осу-шествить в полной мере подвод и отвод тепла при t = onst, и термический к. п. д. для действительно осуществляемых б иклов значительно ниже. Кроме того, в реальных двигателях существует ряд потерь, происходящих как вследствие конструктивных особенностей машины, так и вследствие необратимости отдельных процессов цикла. Поэтому в действительности количество механической энергии, получаемой на валу двигателя, за счет каждой единицы тепла, получаемой из верхнего источника, оказывается значительно ниже, и для napoEibix установок оно в благоприятных условиях достигает 40%, а для двигателей внутреннего сгорания 42% от тепла, полученного рабочим телом в верхнем источнике. [c.98]

С позиций термодинамики двигатель внутреннего сгорания, как и любой тепловой двигатель, должен был бы работать по циклу Карно, имеющему самый высокий термический к. п. д. в заданном интервале температур Тщах.--Ттт- Однако из-за конструктивных трудностей двигатель внутреннего сгорания, в котором подвод и отвод теплоты происходили бы по изотермам, построить не удается. [c.111]

В качестве примера определим термический к.п.д. двигателей, работающих по обратимому циклу Карно 1) двигателя внутреннего сгорания (дизеля), если Г1 = 2200 К и 2 = 550 К 2) пароэнергетической установки, если 7 i = 725 К и 72 = 300 К 3) паровой машины с выхлопом в атмосферу, если 7 i = 550 К Га = 375 К. [c.109]

За этот период был отработан метод исследования циклов тепловых машин, который принял содержание и форму, применяемые и в настоящее время. Теория циклов (основы которой были заложены Карно) стала одним из основных и важных разделов курса технической термодина.мики, продолжая развиваться и в наши годы в связи с освоением новых типов теплосиловых установок. Здесь стоит вспомнить блестящую работу профессора Московского высшего технического училища В. И. Гриневецкого (1907), в результате, которой пм был создан научно обоснованный тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания, построенный на основах техгшческоп термо-линалшки [c.95]

В главе Двигатели внутреннего сгорания тоже очень элементарно, но при этом весьма многословно говорится о работе двигателей (быстрого и постепенного сгорания) и обычным для того времени методом выводятся фор.мулы термического к. п. д. их циклов. На таком же уровне изложена следующая глава — Двигатели паровые . Кроме подробного описания процессов работы паровых машин, выводится формула термического к. п. д. Автор не проводит анализа выведенной формулы и не высказывает тех положений, которые ею устанавливаются. При рассмотрени цикла паросиловой установки автор ни слова не говорит о цикле Карно и его особенностях при при.менении к водяному пару ни слова здесь также не сказано и о паротурбинных установках. После рассмотрения цикла паровой машины дается ее калори.метрическое исследование. Понятие о явлении начальной конденсации пара освещается очень поверхностно, без выявления ее физической сущности. Также неполно отмечаются и значения отдельных мероприятий, уменьшающих начальную конденсацию пара. Вообще можно сказать, что прикладная часть в учебнике Саткевича изложена слабее, чем основная — общая теория термодинамики. [c.148]

Этим же математическим методом проводится в названном учебнике сравнение циклов и при других взятых условиях. Автор на стр. 255 применяет этот. метод (площадок) даже для доказательства того, что при одинаковых те.мпературных условиях цикл Карно имеет больший термический к. п. д., че.м цикл двигателей внутреннего сгорания с изохорным подводом тепла, хотя после расс.мотрения второго закона термодинамики это положение вообще не нуждается в како.м-либо доказательстве. Особенно ярко абстрактность этого математического метода сравнения циклов, его оторванность от физической сущности явлений, громоздкость проявляются при сравнении циклов, приведенных в это.м учебнике в 14-2 (стр. 300). Этот же метод исследования циклов автор при.меняет и в третьем издании учебника (1956). [c.296]

Указанные недостатки цикла Карно в значительной мере устраняются при замене в нем изотермных процессов изо-хорными или изобарными. Поэтому в двигателях внутреннего сгорания стремятся осуш ествлять изменения рабочего тела не по циклу Карно, а по циклам, состоящим из адиабатных процессов сжатия и расширения и процессов, изо-хорных и изобарных. [c.109]

С термодинамической точки зрения в двигателе внутреннего сгорания, как и во всяком тепловом двигателе, желательно осуществление цикла Карно, имеющего наибольший термический к. п. д. в определенном интервале температур. Однако двигатели внутреннего сгорания работают не по циклу Карно, а по другим менее экономичным циклам. Это происходит не только потому, что цикл Карно практически трудно осуществить, но н потому, что он оказывается непрактичным. Вследствие незначительной разницы в наклоне изотерм и адиабат ри-диаграмма цикла Карно при разнице температур, осуществляемой в двигателях внутреннего сгорания, получается сильно растянутой как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях. Это приводит к большим изменениям давлений и объемов в цикле. В результате максимальное давление и степень сжатия оказываются настолько большими, что реализация их в цилиндре привела бы к чрезмерной громоздкости двигателя, к увеличению его стоимости 11 к большим потерям на трение в его механизмах. Так, расчеты показывают, что при практически реализуемых в современных двигателях параметрах Тшах — ЗООО К, rmin — SOO K, pmin l бар максимальное давление в цикле Карно оказывается величиной порядка 3000 бар, а степень сжатия около 400. Нереальность этих цифр очевидна, [c.111]

Наиболее эффективно преобразование теплоты в работу происходит в цикле Карно, состоящем из идеальных процессов с подводом теплоты при постоянной температуре Т и отводе теплоты при постоянной температуре Гг и имеющем КПД т](н= 1—Гг/Гь Для повышения этого КПД необходимо увеличивать Г] и уменьшать Гг. В данном диапазоне максимальной (Т ) и минимальной (Т ) температур эффективность цикла реальных тепловых двигателей — паровых и газовых турбин, паровой машины, двигателей внутреннего сгорания и др. — значительно ниже термического КПД цикла Карйо, но она также повышается при увеличении средней температуры подвода теплоты и уменьшении средней температуры отвода теплоты. Максимальные величины термического КПД при типичных значени- [c.16]

Из формулы (1-97) видно, что термический к. п. д. не может быть равен единице, так как нельзя получить 7 з = О или 7, = оо. Увеличению значения 7, ставит предел качество металлов, применяемых в теплотехнических установках, с точки зрения надежности работы при высоких температурах. Наименьшая температура до которой может быть охлаждено рабочее тело в естественных условиях, также имеет очевидный предел. Подсчеты показывают (см. пример 1-25), что для употребляемых параметров паровых двигателей термический к. п. д. цикла Карно имеет значение не выше 60- 65%, для двигателей внутреннего сгорания 70- 75%. Выполняемые в действительности двигатели, циклы которых разбираются далее, работать по циклу Карно не могут, так как невозможно по конструктивным соображениям осуществить в полной мере подвод и отвод тепла при 7 = onst термический к. п. д. для действительно осуществляемых двигателей значительно ниже. Кроме того, действительно выполняемые двигатели имеют ряд потерь, происходящих как вследствие [c.45]

В стличие от паровых двигателей для оценки работы двигателей внутреннего сгорания неудобно пользоваться сравнением с каким-либо общепринятым идеальным газовым циклом, подобно паровому циклу Ренкина. Принимать в качестве идеального цикл Карно нерационально ввиду слишком больших различий между ним и действительными циклами двигателей внутреннего сгораьия. Брать же для сопоставления один из идеальных циклов, рассмотренных в 1-20, также не вполне целесообразно, так как физические свойства действительного рабочего тела и процессы, в нем происходящие, принципиально отличаются от тех условных предпосылок, которые кладутся в основу при построении теоретических циклов. [c.451]

Как известно, идеальным циклом силовой установки является цикл Карно (см. 10. ), составленный из обратимых термодинамических процессов —двух изотермических и двух адиабатных. Однако практически осуществить процесс в двигателе внутреннего сгорания по циклу Карно нельзя. Это объясняется тех , что двигатели внутреннего сгсра"-ния работают при большой разности температур начала и конца процесса. При такой разности температур (порядка 1000—1700° С) процесс в двигателях внутреннего сгорания протекает с очень большим увеличением давления и температуры (см. рис. 10.2). Максимальное давление при этом может достигать 200—300 МПа, а степень сжатия — порядка 400. Поэтому двигатели внутреннего сгорания работают не по циклу Карно, а по другим, менее экономичным, но практически осуществимым циклам. [c.207]

Подобно тому, как сгорание топлива в самом рабочем цилиндре газового двигателя, выдвинуло последний в качестве заменителя паровой машины, так и у паровой турбины наро дился, но еще не возмужал, конкурент — газовая турбина [1]. Приведенная формулировка повторяет убеждения Цейнера и Редшенбахера уже на новом более высоком уровне развития теплотехники. Опять как во времена Цейнера и Эриксона только на основе положения Карно предопределялось несовершенство парового цикла по сравнению с воздушным. Приведенная цитата [ 1 ] может быть названа основной формулировкой доказательств неизбежности замены паровой турбины турбиной внутреннего сгорания, сложившихся в 20—40-х годах [c.199]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...