обміну завжди вище температури середовища або рідини. Пройшовши через трубки теплообмінника, повітря через клапани потрапляє в розширювальний циліндр 4 (детендер). Тут він розширюється, здійснюючи В«ПозитивнуВ» роботу. Оскільки процес розширення протікає відносно швидко, температура робочого тіла знижується і охолоджений подібним чином повітря в кінці розширення через клапана потрапляє в холодильну камеру 1. Тут при постійному тиску він відбирає теплоту у охолоджуваних предметів, після чого знову надходить у компресор.
Холодильний коефіцієнт циклу повітряної холодильної установки визначається як:
В
Де T 1 - Вихідна температура робочого тіла, T 2 , T 3 , T 4 - Температури компресора, теплообмінника і розширювального циліндра. p> Таким чином, холодильний коефіцієнт повітряної установки Оѕ k визначається за тією ж формулою, як і для зворотного циклу Карно. Однак ефективність цих двох циклів виявляється різною. Різниця в ефективності циклу повітряної холодильної установки і зворотного циклу Карно досить суттєво, і ставлення Оѕ/Оѕ k , в реальному діапазоні температур, як правило, не перевищує 0,3.
Крім невисокої ефективності істотним недоліком повітряних холодильних установок є і їх великі габарити. Це предопреде пошук рішень, що дозволяють при збільшенні ефективності зменшити її розміри. Досягти цього можливо в наближенні до зворотного циклу Карно, тобто у разі підведення і відведення теплоти в циклі по ізотермам.
1.2 Цикли теплових двигунів і установок
Круговий цикл (процес) - це такий процес, при якому газ (тобто робоче тіло) після низки змін повертається в початковий стан.
Кругові процеси здійснюються в теплових двигунах як процеси, періодично повторювані. У системі pv координат кругові процеси завжди замкнені.
Розглянемо зміну стану газу в безперервно працюючому тепловому двигуні. Припустимо, що газ з початковими параметрами, що характеризуються точкою 1 (рис. 2), вводиться в зіткнення з джерелом тепла, в результаті чого газ розширюється до кінцевого стану, що характеризується точкою 2.
У процесі розширення газ здійснює роботу, вимірювану площею 1-1'-2-3-4-1. Якщо газ стискати при тій же температурі, при якій він розширювався, то робота, витрачається на стиск, буде дорівнює роботі, одержуваної при розширенні, і в результаті такого процесу робота буде дорівнює нулю.
В
В
Отже, процес стиснення необхідно вести при меншій температурі, ніж процес розширення, тобто при стисненні газ слід охолоджувати. p> Робота, витрачена на стиск, зображується площею 2-2'-1-4-3-2. в результаті кругового процесу виходить корисна робота, рівна різниці робіт розширення і стиснення, яка зображується площею 1-1'-1-4-3-2, обмеженою замкнутою кривою обох процесів.
Для здійснення кругового процесу (циклу) і отримання корисної роботи необхідно до газу в процесі розширення підвести тепло, а в процесі стиснення відвести від нього тепло.
Так як в круговому процесі кінцеве і початкове стану газу збігаються, то зміна внутрішньої енергії газу за цикл дорівнює нулю, тобто . p> На вчинення корисної роботи в круговому процесі витрачається кількість тепла q = q 1 -q 2 , де q 1 і q 2 - кількість підведеного та відведеного тепла відповідно.
Процес на малюнку 2 називають прямим, і він спрямований за годинниковою стрілкою. Прямі цикли мають місце в теплових двигунах.
Економічність циклу оцінюється термічним коефіцієнтом корисної дії (к.к.д.), позначається і рівним відношенню тепла, перетвореного на корисну роботу, до підведення теплу, тобто
.
де q 1 і q 2 - кількість підведеного та відведеного тепла відповідно. Дане рівняння показує, що к.к.д. не може бути більше або дорівнює одиниці, тому що ні q 2 ні q 1 не можуть бути дорівнюють нулю.
1.3 Коефіцієнт надлишку повітря, ступінь стиснення
Залежно від організації робочого процесу двигуна співвідношення між кількостями повітря і палива може змінюватися. При теоретичних розрахунках отримують необхідне для горіння кількість повітря, але на практиці підводять більша кількість. Ставлення дійсної кількості повітря (), що підводиться в процесі горіння, до теоретично необхідному (), називається коефіцієнтом надлишку повітря
.
Він характеризує якість горючої суміші. При збільшенні О± суміш робиться більш бідною. Повним згоранням палива називається таке згорання, при якому всі горючі частини палива перетворюються на кінцеві продукти окислення.
Число, що показує, у скільки разів повний об'єм циліндра більше обсягу камери згоряння називають ступенем стиснення. Ступінь стиснення можна зн...
