Свои исследования по созданию аналогичной a-формуле X. Цапф (1969) выполнил на заводе MAN в г. Аугсбург. В качестве исходного для расчета коэффициента теплоотдачи в процессе газообмена он принял выражение (1.6). Используя экспериментальные данные X. Венгера, полученные еще в 1938 г. на авиационном поршневом двигателе BMW в режиме прокрутки, а также более поздние результаты А. Урлауба (1960), Цапф скорость рабочего тела на всех отдельных тактах считал пропорциональной средней скорости поршня. По испытаниям, проведенным на двух двигателях (S/D=30/24; e= 13.45; n=900 об/мин с непосредственным впрыскиванием и S/D=18/16; е = 17.2; n=1800 об/мин с форкамерой, оба дизеля с четырьмя клапанами на цилиндр), было установлено, что теплообмен в цилиндре в процессе газообмена независимо от конструкции КС хорошо описывается критериальной зависимостью
.
(1.8)
После аналогичных преобразований, проведенных при выводе формулы Вошни из (1.6), с учетом (1.8) Цапф получил a-формулу для расчета теплоотдачи в КС в процессе газообмена
.
(1.9)
Таким образом, a-формулы Хохенберга и Цапфа, как и a-формула Вошни, базируются на квазистационарном представлении процесса и поэтому в них время t (или угол поворота коленчатого вала j) не фигурирует. Однако такой подход в теории поршневых двигателей является традиционным еще со времен Нуссельта (1923).
2. Основные показатели эффективности циклов тепловых двигателей
Основным показателем термодинамической эффективности любого цикла является термический КПД
, (2.1)
где lЦ=LЦ/G - работа цикла, отнесенная к 1-му кг рабочего тела; q1=Q/G - теплота, полученная от горячего источника, отнесенная к 1-му кг рабочего тела.
Термический КПД используется для оценки степени совершенства обратимых циклов. В действительности, реальные процессы, составляющие цикл, в той или иной степени необратимы. Необратимость действительных процессов вызывается отводом теплоты от рабочего тела в конструкцию двигателя, наличием трения в потоке газа и т.д.
Эффективность реального необратимого цикла характеризуется внутренним КПД цикла
, (2.2)
где
-
работа необратимого цикла, отнесенная к 1-му кг рабочего тела. Отметим, что
величина внутреннего КПД цикла сама по себе не показывает степень
необратимости цикла.
Преобразуем выражение (2.2), умножив и разделив правую часть на работу обратимого цикла:
,
(2.3)
где
-
внутренний относительный КПД цикла и 
-
термический КПД обратимого цикла.
Внутренний относительный КПД показывает, насколько действительный внутренний цикл менее совершенен, чем обратимый цикл. Количественно внутренний относительный КПД показывает, какую долю составляет внутренний КПД от термического КПД. Учитывая, что уменьшение КПД обусловлено наличием необратимых, потерь, можно сказать - внутренний относительный КПД позволяет учесть величину этих потерь.
Кроме необратимых потерь в рабочем теле существуют потери во всей установке в целом, это потери на трение поршня в цилиндре, подшипниках, потери тепла в магистралях, паропроводах и т.д. Учет этих потерь осуществляется использованием эффективного КПД теплового двигателя, определяемого отношением действительной (полезной) работы, отданной к внешнему потребителю, к подводимому количеству тепла
,
(2.4)
где
-
действительная отдаваемая работа.
Основные допущения при исследовании обратимых циклов
При анализе газовых циклов рабочее тело рассматривается как идеальный газ, масса которого остается постоянной во всех процессах цикла. В реальных условиях рабочее тело представляет смесь газов, состав которых изменяется в процессе сгорания и газообмена. В комбинированных двигателях, кроме того, изменяется и количество рабочего тела в одном цикле.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.