Суммарное количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу в цикле

Положительный знак тепловая энергия, которой обменивается рабочее тело и окружающая среда, имеет в изохорном и изобарном термодинамических процессах подвода тепла и в политропном процессех расширения рабочего тела. Поэтому, суммарное количество подведенной тепловой энергии в цикле равно

Q_подв = Qc-y + Qy-z + Qz-b = 1037.1 + 1658.1 + 922.6,

Q_подв = 3617.8Дж

Количество тепловой энергии, отведенной от рабочего тела в цикле

Отрицательный знак тепловая энергия, которой обменивается рабочее тело и окружающая среда, имеет в политропном процессе сжатия и в изохорном термодинамическом процессе отвода тепла b-a.

Поэтому, отведенная тепловая энергия от рабочего тела равна

Qотв = Qa-с + Qb-a =-66.3 – 1732.1 = -1798.4Дж.

Количество тепловой энергии преобразованной в механическую работу за один цикл в одном цилиндре двигателя

Контроль расчётов тепловой энергии в термодинамических процессах цикла

Из первого закона термодинамики следует, что в круговом термодинамическом процессе (иначе говоря, в термодинамическом цикле) в механическую работу преобразуется алгебраическая сумма тепловой энергии, подведенной к рабочему телу

ΣQ = Qa-c + Qc-y + Q y-z + Qz-b + Qb-a = -66.3 – 1732.1 + 1037.1 + 1658.1 + 922.6,

ΣQ = 1819.4Дж

Ранее уже была получена результирующая работа в цикле

Wрез = 1818.9Дж

Таким образом, полученная разными способами (по разным уравнениям) механическая работа в цикле совпала по величине с суммарной тепловой энергией.

Погрешность расчёта составила

Δ = 100*ABS(Wрез – ΣQ)/Wрез = 100*0.5/1818.9 ≈ 0.3%

Расчёт параметров двигателя

Термический коэффициент полезного действия цикла

В соответствии с определением, термический коэффициент полезного действия цикла представляет собой отношение полученной в цикле механической работы к подведенной к рабочему телу тепловой энергии

η_t = Wрез/Q_подв = 1818.9/3617.8 = 0.503

Представляет интерес сравнение достигнутой в исследуемом термодинамическом цикле эффективности с эффективностью цикла Карно, реализованного в том же диапазоне температур, что и рассчитанный в проекте цикл. Значимость такого сравнения объясняется тем, что именно в цикле Карно достигается наивысшее значение термического кпд цикла.

η_К = 1 –Ta/Tz = 1 -310/1738.4 = 0.821

Столь значительная разница в эффективности рассчитываемого цикла и цикла Карно вызвана прежде всего отличиями в форме цикла. Последнее станет возможным легко комментировать после построения индикаторной диаграммы цикла.