Цикл Ленуара - Википедия - Lenoir cycle

В Цикл Ленуара идеализированный термодинамический цикл часто используется для моделирования импульсный реактивный двигатель. Он основан на работе двигателя, запатентованного Жан Жозеф Этьен Ленуар в 1860 году. Этот двигатель часто считают первым серийно выпускаемым двигатель внутреннего сгорания. Отсутствие в конструкции какого-либо процесса сжатия приводит к снижению тепловая эффективность чем более известные Цикл Отто и Дизельный цикл.

Цикл

В цикле идеальный газ подвергается[1][2]

1–2: Постоянная громкость (изохорный ) добавление тепла;
2–3: Изэнтропический расширение;
3–1: Постоянное давление (изобарический ) теплоотдача.

Процесс расширения изэнтропический и, следовательно, не включает теплового взаимодействия. Энергия поглощается в виде тепла во время изохорного нагрева и отклоняется как работа во время изоэнтропического расширения.Отработанное тепло отклоняется при изобарическом охлаждении, что требует некоторой работы.

Подвод тепла с постоянным объемом (1-2)

В версии традиционного цикла Ленуара для идеального газа первая стадия (1-2) включает добавление тепла с постоянным объемом. Это приводит к следующему первому закону термодинамики:

Во время процесса нет работы, потому что объем поддерживается постоянным:

и из определения удельной теплоемкости постоянного объема для идеального газа:

Где р - постоянная идеального газа и γ - отношение удельной теплоемкости (приблизительно 287 Дж / (кг · К) и 1,4 для воздуха соответственно). Давление после подвода тепла можно рассчитать по закону идеального газа:

Изэнтропическое расширение (2–3)

Второй этап (2–3) включает обратимое адиабатическое расширение жидкости до исходного давления. Для изэнтропического процесса можно определить, что второй закон термодинамики приводит к следующему:

Где для этого конкретного цикла. Первый закон термодинамики приводит к следующему процессу расширения: потому что для адиабатического процесса:

Отвод тепла при постоянном давлении (3–1)

Заключительный этап (3–1) включает отвод тепла под постоянным давлением обратно в исходное состояние. Из первого закона термодинамики находим: .

Из определения работы: , мы восстанавливаем тепло, отброшенное во время этого процесса: .

В результате мы можем определить отклоненное тепло следующим образом: .Для идеального газа, .

Эффективность

График сравнения эффективности Цикл Отто и цикл Ленуара при различных степенях сжатия. Как видно на графике, эффективность цикла Отто всегда выше для данного соотношения.

Общая эффективность цикла определяется суммарной работой над подводимым теплом, которая для цикла Ленуара равна

Обратите внимание, что мы получаем работу во время процесса расширения, но теряем часть во время процесса отвода тепла. В качестве альтернативы можно использовать первый закон термодинамики, чтобы выразить эффективность в терминах поглощенного и отводимого тепла,

Используя это для изобарного процесса, Т3/Т1 = V3/V1, а для адиабатического процесса Т2/Т3 = (V3/V1)γ−1, эффективность может быть выражена через коэффициент сжатия,

куда р = V3/V1 определяется как > 1. Сравнивая это с эффективностью цикла Отто графически, можно видеть, что цикл Отто более эффективен при данной степени сжатия. В качестве альтернативы, используя соотношение, задаваемое процессами 2–3, эффективность можно выразить в терминах рп = п2/п3, то степень давления,[2]

Диаграммы цикла

Диаграмма PV цикла Ленуара
Диаграмма TS цикла Ленуара

Рекомендации

  1. ^ В. Ганесан. Двигатель внутреннего сгорания. Издательство Тата МакГроу-Хилл. Получено 2013-04-04.
  2. ^ а б Гупта, Х. Н. (19 мая 2013 г.). Основы двигателей внутреннего сгорания (2-е изд.). PHI Learning Pvt. ООО п. 60. ISBN  9788120346802. Получено 2020-05-19.