Для идеального термодинамического цикла теплового двигателя определить абсолютное давление, абсолютную температуру, плотность рабочего тела в характерных точках, а также количество подводимой и отводимой теплоты, полезную теплоту и полезную работу, термический КПД и среднее давление.
Сравнить значение термического КПД данного цикла с КПД цикла Карно при тех же предельных температурах.
Известны параметры в начальной точке цикла: абсолютное давление p1, кПа и температура t1, 0С, а также степень сжатия , степень повышения давления , степень изобарного расширения .
Рабочим телом является идеальный газ со свойствами воздуха (R=287 Дж/(кг.К), k=1,4).
Изобразить цикл схематично с учетом масштаба в p,v- и T,s-координатных системах.
Исходные данные взять в таблицах 1.1 и 1.2 в соответствии с номером задания.
Таблица 1.1 Исходные данные
Вариант 42
p1, кПа 111
t1, 0С 30
Таблица 1.2 Исходные данные
Вариант 42
Вид цикла* Отто
9,5
6,0
1
* Цикл Отто – цикл поршневого двигателя с изохорным подводом теплоты.
Дано:
цикл Отто
рабочее тело – воздух
Дж/(кг·К)
кПа
°С
Найти:
, , , , , кПа
, , , , К
, , , , кг/м3
, , , , кДж/кг
, .
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
Параметры в характерных точках цикла приведены в табл.1.3, количество подводимой теплоты кДж/кг, отводимой теплоты кДж/кг, полезная теплота кДж/кг, полезная работа кДж/кг, среднее давление кПа. Значение термического КПД данного цикла %, а цикла Карно при тех же предельных температурах %.
Решение
Рассматривается цикл поршневого двигателя с изохорным подводом теплоты – цикл Отто.
При расчетах считаем рабочее тело – воздух идеальным газом, а его свойства не зависящими от температуры. Воздух представляет собой смесь газов, преимущественно азота кислорода и является двухатомным газом. Для двухатомного идеального газа мольная изохорная теплоемкость Дж/(кмоль·K). Примем молекулярную массу воздуха кг/кмоль.
Массовая изохорная теплоемкость воздуха
Дж/(кг·K).
Показатель адиабаты, то есть отношение массовой изобарной к изохорной теплоемкости для двухатомного газа . Удельная газовая постоянная воздуха Дж/(кг·К).
Расчет цикла проводится для одного килограмма рабочего тела.
Термодинамический цикл включает процессы, приведенные на рис.1: адиабатный 1-2, изохорный 2-3, адиабатный 3-4, изохорный 4-1.
Рисунок 1 Термодинамический цикл ДВС с изохорным подводом тепла в p,v- и T,s-координатах
Абсолютное давление и температура в начале такта сжатия соответственно равны кПа, °С.
Кроме того, заданы конструктивные характеристики: степень сжатия , степень повышения давления и степень изобарного (предварительного) расширения .
1
. Определение параметров р, v, T, для характерных точек цикла.
В точке 1 абсолютное давление рабочего тела равно
кПа Па,
абсолютная температура
К,
удельный объем
м3/кг,
плотность
кг/м3.
Точка 2. Адиабатный процесс 1-2 характеризует уравнение
,
откуда
Па,
м3/кг,
кг/м3,
К.
Изменение энтропии в адиабатном процессе Дж/(кг·K).
Точка 3. В изохорном процессе 2-3 удельный объем и плотность не изменяются
м3/кг,
кг/м3,
из уравнения изохорного процесса
,
К,
Па.
Изменение энтропии в изохорном процессе
Дж/(кг·K).
Точка 4
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
