Mavzu 3: ichki yonuv dvigatellari. Effekli va indikator quvvatlar. Reja

2. Ichki yonuv dvigatelining termodinamikaviy sikllari
Ma’lumki, qaytar termodinamikaviy protsesslardan—ikkita izotermik va ikkita adiabatik protsesslardan tuzilgan Karno sikli kuch ustanovkasining ideal sikli hisoblanadi.
Xozirgi paytda ichki yonuv dvigatellari uchun Karno siklidan farq qiladigan uchta sikl qo’llaniladi: issiqlik da beriladigan sikl; issiklik da beriladigan sikl va issiqlik hamda da berila­digan sikl. Bu sikllarning termik F. I. K. Karno siklining F. I. K. dan kichik bo’ladi.

13.1 -rasm. Porshenli IYODning prinsipi­al sxemasi: 1 — karter; 2 va b - kiritish va «chiqarish klapanlari; 3—o’t oldirish svechasi; 4-silindr; 5-porshen 7-shatun; 8 - krivoshin; 9 - kiritish trubasi.
Ma’lumki, termodinamikaviy protsesslarni tekshirishda ular sodir bo’ladigan sharoit ideal (haqiqatda mavjud bo’lmaydigan) deb qabul qilinadi. Ichki yonuv dvigatelining ideal termodinamikaviy sikllarini ko’rib chiqamiz. Bunda:

1. 
   siklda ish jismining miqdori va tarkibi o’zgarmaydi;
   
2. 
   yoqilg’ining yonish va gazning chiqib ketish protsesslari issiqlik keltirilishi va issiqlik olib ketilishi bilan almashtirilgan;
   
3. 
   porshen bilan silindr devorlari orasida ishqalanish kuch;
   
4. 
   ish jismining siqilish va kengayish protsesslari adia­batik ravishda (issiklik almashinuvsiz) sodir bo’ladi;
   
5. 
   ish jismining issiqlik sig’imi temperaturaga bog’liq bo’lmagan o’zgarmas kattalik, deb qabul qilamiz.
   

Issiqlik sharoitda beriladigan sikl. Gazning boshlang’ich holati nuqta 1 ga (13.2-rasm) mos keladi, deb faraz qilaylik. Gaz adiabata 1-2 bo’yicha siqilganda uning hajmi kichrayadi, bosim va temperaturasi esa ko’payadi.

13.2-rasm. Issiqk sharoitda keltiriladigan dvigatel ideal siklining diagrammasi	13.3— rasm. Issiqlik bo’lgan sharoitda keltiriladigan dvigatel ideal siklining diagrammasi

Nuqta 2 da gazga izoxora 2—3 bo’yicha issiqlik beriladi, natijada o’zgarmas hajmda bosim va temperatura keskin ortib ketadi. So’ngra gaz adiabata 3-4 bo’yicha kengayib, ish bajaradi, izoxora 4-1 bo’yicha esa gazdan issiqlik olib ketiladi.

Gazning oxirgi parametrlari bo’yicha ko’rilgan, uning silindrdagi hajmi bilan absolyut bosimi orasidagi bog’liklikni ko’rsatuvchi diagramma porshenli dvigatelning ishini baholashga imkon beradi.
Protsess 1—2—3—4—1 diagrammaning yopiq konturini hosil qiladi, uning yuzasi ideal dvigatelning bir ishlash siklida olingan foydali ishning kattaligini bildiradi.
Bu siklning termik f. i. k. quyidagi formuladan aniqlanadi:
(13.1)
bu yerda - siqish darajasi;
- adiabata ko’rsatkichi;
- silindrning ish hajmi;
- yonish kamerasining hajmi.
Agar nisbatan tor chegarada o’zgaradigan daraja ko’rsatkichi ning ta’sirini ko’rib chiqmaydigan bo’lsak, u holda termik f. i. k. faqat siqish darajasi ga bog’liq bo’ladi. Siqish darajasi ortishi bilan siklning f. i. k. ortadi.
Sodir bo’lgan aylanma sikl natijasida dvigatel ish ba­jaradi, uni - diagrammadan oson aniqlash mumkin. Sikl davomida bajarilgan to’liq ish son jihatdan (432) yuzaga teng. Dvigatelning chiziq 1—2 bo’yicha gazni siqishga sarflagan ishi son jihatdan (122) yuzaga teng. Foydali ish ayirma bo’lib, son jihatdan 12341 yuzaga teng.
bo’lgan sharoitda issiqlik keltiriladigan sikl. sharoitda ishlaydigan dvigatel­ning ideal sikli ikkita adiabata (3-rasm), bitti izobara va bitta izoxoradan iborat bo’ladi.
Gaz adiabata bo’yicha nuqta 1 dan nuqta 2 gacha siqiladi, bunda uning bosimi va temperaturasi ortib boradi, deb faraz qilaylik. Issiqlik izobara 2—3 buyicha keltiriladi va temperatura kutariladi. Shundan keyin gaz adiabata 3—4 bo’yicha kengayadi va ish bajaradi. Va, nihoyat, izoxora 4—1 bo’yicha sovitkichga issiqlik olib ketiladi. Siklning termik f. i. k. ushbu formuladan aniqlanadi:
(13.2)
bunda - siqish darajasi,
-izobarik (dastlabki) kengayish darajasi:
- adiabata ko’rsatkichi.
Agar adiabata ko’rsagkichi ning ta’siri ko’rib chiqilmaydigan bo’lsa, u xolda (13.2) formuladan ko’rinib turibdiki, ko’payishi bilan siklning termik f. i. k. ortadi, ko’payganda esa kamayadi,
va bo’lgan sharoitda issiqlik aralash keltiriladigan sikl. Dvigatelning tejamliligini oshirish maqsadida issiqlik keltirishning aralash usulidan foydalaniladigan sikl kiritilgan edi. Bu sikl ilgari ko’rib chiqilgan ikkita siklning umumlashmasi ( va da) hisoblanadi.
13.4-rasm. shunday siklning diagrammasi ko’rsatilgan. Gaz adiabata bo’yicha nuqta 1 dan nuqta 2 gacha qadar siqiladi, bunda bosim va temperatura ko’tariladi. Chiziq 2-3 bo’yicha o’zgarmas hajmda issiqlikning bir qismi beriladi. Issiqlikning qolgan qismi o’zgarmas bosimda chiziq 3—4 bo’yicha beriladi. Chiziq 4-5 bo’yicha gaz adiabatik kengayadi, izoxora 5-1 bo’yicha esa issiqlik sovitkichga olib ketiladi.

13.4-rasm. va bo’lgan sharoitda araalsh sikl bo’yicha ishlaydigan dvigatel ideal siklining diagrammasi.

Aralash usulda issiqlik keltiriladigai siklning xarakteristikalari quyidagi kattaliklardir:

- siqish darajasi;
- izobarik kengayish darajasi; (13.3)
-issiqlik keltirilgan joyda bosimning ko’tarilish darajasi.
Siklning termik f. i. k. ushbu formuladan aniqlanadi:
(13.4)
(13.4) formuladan ko’rinib turibdiki, siklning f. i. k. va ko’payishi bilan ortadi va kattalashganda kamayadi.
Ko’rib chiqilgan uchala siklni o’zaro taqoslash. Ilgari ko’rib chiqilgan ikki sikl issiqlik aralash keltiriladigan siklning xususiy xollaridir. Masalan, da va hajmlar o’zaro teng bo’ladi, binobarin, issiqlik aralash usulda keltiriladigan sikl issiqlik izoxoraviy sharoitda keltiriladigan siklga aylanadi bo’lgan bosim , sikl izobaraviy bo’ladi.
Issiqlik turli usullarda keltiriladigan ideal sikllarni o’zaro taqqoslashdan quyidagicha xulosalar kelib chiqadi:
1) siqish darajasi bir xil bo’lganda issiqlik izoxoraviy keltiriladigan siklning termik f. i. k. issiqlik izobaraviy beriladigan siklning termin f. i. k. ga qaragan­da katta bo’ladi;
2) eng katta bosimlari bir xil bo’lganda issiqlik izobaraviy keltiriladigan siklning issiqlik izoxoraviy kel­tiriladigan siklning iga qaraganda katta bo’ladi;
3) eng yuqori temperaturalari bir xil bo’lganda issiqlik izobaraviy keltiriladigan siklning issiqlik izoxora­viy keltiriladigan siklning ga qaraganda katta bo’ladi.
Issiklik aralash usulda keltiriladigan sikl ko’rib chiqilgan ikkala sikl o’rtasida oraliq holatni egallaydi.
Siqish darajasi optimal bo’lganda aralash siklda maksimal bosimning qisman ko’payishi hisobiga issiqlik izobaraviy keltiriladigan sikldagiga qaraganda qattaroq ga ega bo’lishi mumkin.