Intr.19 Ciclurile instalatiilor frigorifice si ale pompelor de caldura. Tipuri.

CICLURILE MOTOARELOR Şl INSTALAŢIILOR TERMICE

Ciclurile termodinamice ale maşinilor ideale sunt caracterizate prin următoarele:

-toate procesele se consideră reversibile şi se produc cu aceeaşi cantitate de agent de lucru;

-compozitia chimică a agen­tului de lucru se consideră con­stantă:

-introducerea căldurii în B| atul de lucru se realizează prin pereţii cilindrului de la o sursa oarecare;

-procesele de comprimare şi de destindere ale agentului de lucru >e consideră adiabate;

-evacuarea surplusului de căl­dura din agentul de lucru se face prin pereţii cilindrului unei sui>e reci de energie;

-capacitatea termică a agen­tului de lucru se consideră in­variabila cu temperatură;

-agentul de lucru se conside­ra drept gaz perfect.

Analiza ciclurilor termodina­mice ale diferitor motoare ter­mice demonstrează că orice cic­lu poate fi considerat ca un caz particular al ciclului generalizat fig. (1.29). Introducerea căldurii se produce la început în timpul procesului izocor 23, apoi B timpul procesului izobar 34.\ evacuarea căldurii sursei reci la inceput in timpul procesului izocor, apoi in timpul procesului izobar.

Fig. 1.29.

Diagramele ciclului generalizat al motoarelor termice

Gradul de compresiune se numeşte raportul volumelor dintre cilindrul motorului ce corespund poziţiei pistonului la începutul si sfirşitul procesului de comprimare.

Grad de ridicare a presiunii se numeşte raportul dintre presiunea maximă din cilindrul motorului, creată în urma introducerii căldurii, şi presiunea rezultată din procesul de comprimare.

Gradul de destindere prealabilă reprezintă raportul volumelor de la sfinţitul ţi Începutul procesului de introducere izobară a căldurii In agentul de lucru.

Gradul de micşorare a presiunii reprezintă raportul presiunilor de la începutul şi sfirşitul procesului de evacuare izocora a căldurii din agentul de lucru unei surse reci.

Gradul de micşorare a volumelor este raportul volumelor de la începutul si sfirşitul evacuării izobare a căldurii din agentul de lucru unei surse reci.

Pentru procesul izocor T₂/T₁=p₃/p₂=λ T₃=T₂λ sau cu observarea relaţiei: T₃=T₁ε^k-1 λ

Ciclurile motoarelor cu piston

Motoarele cu ardere iterna functioneaza cu diverse cicluri:fig 1,30

a) mixt

b) cu introducere a caldurii in volum constant

c) cu introducere a caldurii la presiune constanta

Lucrul mecanic al ciclului se determina cu formula:

λ_p=P₆/P₄*P₄/P₁=(v₄/v₅)^kP₄/P₁

Una din cele mai importante caracteristici functionale ale motoarelor cu ardere interna este presiunea medie ciclica, care se determina dintre lucrul mecanic specific al ciclului l_c si volumul de lucru al cilindrului motorulu:

p=l_c/v₁=l_c(v₁-v₂)

La motoarele cu ardere interna cu aprindere electrica a amestecului carburant în apropierea punctului mort superior timpul necesar arderii este foarte mic. De aceea se poate considera cu procesul de introducere a căldurii se realizează la volum constant.

Astfel, randamentul termic al ciclului cu introducere a caldurii la volum constant este funcţie de proprietăţile agentului de lucru (k) şi de caracteristicile constructive ale motorului (c)

Sarcinamotorului în ciclu termodinamic se caracterizează prin cantitatea de căldură introdusa în agentul de lucru de la sursa calda. Pentru ciclul cu introducere a căldurii la volum constant avem: q₁=c_vT₂(λ-1)

Prin urmare, cînd valorile c_v şi T₂ sînt cunoscute, sarcina termica specifica este proporţională cu gradul de ridicare a presiunii şi nu depinde de gradul de compresiune. Randamentul termic al ciclului examinat nu se schimbă cu variaţia sarcinii.

Presiunea medie ciclica este: P1=P2(λ-1)η(ε-1)(k-1)

Presiunea medie ciclică creşte pe măsură ce se măreşte cantitatea de căldură introdusă în ciclu. La motoarele cu ardere internă cu aprindere prin compresiune procesul de iniroducere a căldurii în agentul de lucru se consideră izobar. Pentru ciclul cu introducere a căldurii la presiune constantă p3=p2, deci λ=1 . In acest caz expresia devine:

η_t=l-(p^k-l)/[ε^k-k(p-l)]

Randamentul termic al ciclului examinat creşte pe măsură ce se măreşte gradul de compresiune ε şi descreşte odată cu mărirea gradului de destindere prealabilă p. Pe măsură ce cantitatea de căldură introdusă creşte, mărimea p de asemenea creşte, iar ε-const. Prin urmare, randamentul termic al ciclului se micsorează.

Presiunea medie ciclică se determină prin relaţia data,dacă se consideră λ = l, atunci p_t= p₂k(p-l) η_t [(ε—l)(k—1)]

La motorul Stirling introducerea externă de căldură se produce printr-un perete conductiv. Agentul de lucru e situat într-un volum închis, din care motiv în timpul funcţionării nu se schimbă. Principiul de funcţionare a motorului Stirling poate fi divizat convenţional în patru procese termodinamice. In procesul 12 agentul de lucru rece se comprimă astfel, încît datorită evacuării interne a căldurii q₂ temperatura lui nu se modifică (procesul devine izoterm). In procesul 23 pistonul deslocator deplasează agentul de lucru din spaţiul rece în cel fierbinte, astfel că v₂— const, iar temperatura de pe contul introducerii căldurii creşte de la T₂ pînă la T₃. In procesul 34 T₃=const, deoarece odată cu introducerea căldurii q₁ se produce şi destinderea de la v₃=v₄.

Pistonul dislocator deplasîndu-se în cursă inversă împinge agentul de lucru din spaţiul fierbinte în cel rece fără de variaţie de volum; v₄=v₁=const. O particularitate importantă a motorului Stirling constă în deplasarea agentului de lucru din spaţiul rece în cel fierbinte şi invers prin recuperator, în care realizîndu-se o recuperare completă a căldurii acesta ba se încălzeşte preluînd periodic căldura agentului de lucru, ba se răceşte cedînd căldura agentului de lucru.

Date: 2015-12-11; view: 1076