Цикл Ленуа́ра () — термодинамічний цикл, що описує робочі процеси низки двигунів внутрішнього згоряння, різного конструктивного виконання та призначення, до яких належать: історично перший роботоздатний двигун внутрішнього згоряння, запатентованийBrevet n. 43,624 Moteur à gaz et à air dilaté, January 24, 1860 (Institut National de la Propriété Industrielle) у 1859 р. бельгійським винахідником Жаном Жозефом Етьеном Ленуаром, на честь якого цикл отримав свою назву; теплові ракетні двигуни; безклапанні пульсуючі повітряно-реактивні двигуни; газотурбінні двигуни внутрішнього згоряння, що працюють без доступу атмосферного повітря, на ракетному пальному, (однокомпонентному, наприклад, перекису водню, або двокомпонентному, що складається з пального і окислювача), наприклад, турбіни двигунів торпед, турбонасосних агрегатів рідинних реактивних двигунів тощо.
Опис
Ідеальний цикл Ленуара складається з трьох термодинамічних процесів: 1—2 ізохорне нагрівання робочого тіла; 2—3 ізоентропійне розширення; 3—1 ізобарне охолодження.
Ізохорне підведення тепла (1-2) Для випадку ідеального газу за типового циклу Ленуара перший такт (1-2) передбачає підведення теплоти при постійному об'ємі. Відповідно до першого закону термодинаміки: .
На цьому такті робота не виконується тому що об'єм залишається сталим:
І за умови сталого об'єму теплоємність ідеального газу: , де R — універсальна газова стала ідеального газу; k — показник адіабати (k = 1,4 для повітря приблизно). Тиск після підведення тепла може бути обчислена з рівняння стану ідеального газу:
Ізоентропійне розширення (2-3) Другий такт (2-3) включає зворотне адіабатичне розширення робочого тіла до досягнення початкового тиску. Процес можна описати відповідно до другого закону термодинаміки так: , де для умов перебігу цього такту. Рівняння перший закон термодинаміки набуде вигляду для цього випадку розширення: оскільки для адіабатичного процесу: .
Ізобарне охолодження (3-1) На останньому такті (3-1) відбувається охолодження до початкової температури при постійному тиску. З першого закону термодинаміки можна знайти: .
З визначення роботи: , буде витрачена наступна кількість теплової енергії за цей такт: .
В результаті, можна визначити відведене тепло як: з визначення теплоємності ідеального газу при сталому тиску: .
Загальна фективність циклу Ленуара визначається корисною роботою від підведеної теплової енергії за цикл і дорівнює . Слід відзначити, що корисна робота виконується під час такту розширення (2-3) і частина енергії втрачається під час такту охолодження (3-1).
Термічний ККД Термічний коефіцієнт корисної дії ідеального циклу Ленуара можна обчислити з використанням одного з наведених нижче еквівалентних рівнянь: , де — ступінь розширення; — показник адіабати для робочого тіла. Цією формулою зручно користуватись для визначення ККД поршневого двигуна Ленуара, оскільки параметр легко визначається з геометрії й кінематики вузла циліндр-поршень двигуна. , тут — ступінь підвищення тиску.
Ця формула найчастіше використовується для розрахунку ККД реактивних і газотурбінних двигунів, що працюють за циклом Ленуара.
Див. також Двигун Ленуара Цикл Гамфрі
Примітки
Джерела Швець І. Т. , Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с. Корець, М. С. Машинознавство: Основи гідравліки та теплотехніки. Гідравл.машини та теплові двигуни: навч.посіб.для студ. / М. С. Корець. — К: Знання України, 2001. — 448 с. — ISBN 966-618-153-3 Жележко Б. Е. и др. Термодинамика, теплоотдача и двигатели внутреннего сгорания. — Минск: Высшая школа., 1985. — 271 с.
Посилання R.K.Rajput A Textbook of Internal Combustion Engines