Для теоретического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты определить параметры состояния р, υ, Т характерных точек цикла, полезную работу и термический КПД по заданным значениям начального давления р1 и температуры t1 степени сжатия ε, степени повышения давления λ и степени предварительного расширения ρ. Рабочим телом считать воздух, полагая теплоемкость его постоянной. Изобразить цикл ДВС в рυ и Ts диаграммах. Сравнить термический КПД цикла с термическим КПД цикла Карно, проведенного в том же интервале температур t1 t4. Данные для решения задачи выбрать из таб. 1.
Таблица 1
Последняя
цифра шифра Предпоследняя
цифра шифра
1 98 30 4 16 1,4 1,6
Ответ
параметры состояния характерных точек цикла: 98, 303, 0,887, 0,055, 4753, 911, 0,055, 6654, 1275, 6654, 0,088, 2040, 0,887, 262, 810; полезная работа 666; термический кпд 65; термический к.п.д. цикла Карно 76.
Решение
Точка 1
Дано: р1 98 кПа; Т1 273 30 303 К .
Уравнение состояния для 1 кг идеального газа:
(1)
где - газовая постоянная для воздуха (справочная величина), ;
отсюда
(2)
287∙30398∙103 0,887
Точка 2
Дано: 0,887; ε 16.
Степень сжатия:
(3)
отсюда
(4)
0,88716 0,055
Давление в точке 2 находим из соотношения параметров в адиабатном процессе:
(5)
где - показатель адиабаты воздуха, как двухатомного газа (справочная величина);
98∙161,4 4753 кПа
Температура в точке 2:
(6)
4753∙103∙0,055287 911 К
Точка 3
Дано: степень повышения давления λ 1,4. Процесс 2 3 - изохорное повышение давления, тогда 0,055.
Степень повышения давления:
(7)
тогда
(8)
1,4∙4753 6654 кПа
Температура в точке 3:
(9)
6654∙103∙0,055287 1275 К
Точка 4
Дано: степень предварительного расширения ρ 1,6. Процесс 3 4 - изобарное расширение, отсюда р4 р3 6654 кПа.
Степень предварительного расширения:
(10)
тогда
(11)
1,6∙0,055 0,088
Температура в точке 4:
(12)
6654∙103∙0,088287 2040 К
Точка 5
Дано: процесс 5 1 - изохорный отвод теплоты, тогда 0,887
Процесс - адиабата , отсюда
(13)
6654∙0,0880,8871,4 262 кПа
Температура в точке 5:
(14)
262∙103∙0,887287 810 К
Таблица 2 - Параметры рабочего тела в характерных точках цикла ДВС
Характерные точки цикла Параметры
1 0,887 98 303
2 0,055 4753 911
3 0,055 6654 1275
4 0,088 6654 2040
5 0,887 262 810
Удельная работа:
В процессе адиабатного сжатия 1 2:
(15)
287∙1031,4 1∙303 911
В процессе изохорного сжатия :
В процессе изобарного расширения 3 4:
(16)
287∙103∙2040 1275 220
В процессе адиабатного расширения 4 5:
(17)
287∙1031,4 1∙2040 810 882
Полезная работа цикла:
(18)
+ 220 + 882 666
Удельная теплота:
Теплота отведенная в адиабатном процессе сжатия :
Теплота подведенная в изохорном процессе:
(19)
где -массовая теплоемкость воздуха при постоянном объеме, ;
(20)
Подставляя полученное значение в формулу (19), получаем
0,718∙1275 911 261
Теплота подведенная в изобарном процессе:
(21)
где -массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, ;
(22)
Подставляя полученное значение в формулу (21), получаем
1,005∙2040 1275 769
Теплота подведенная в цикле:
(23)
261 + 769 1030
Теплота отведенная в адиабатном процессе расширения :
Теплота отведенная в изохорном процесс:
(24)
0,718∙810 303 364
Полезная теплота цикла:
(25)
1030 364 666
Проверка: 666 666.
Термический кпд цикла:
(26)
6661030 0,6565%
(27)
1 1161,4 1∙1,4∙1,61,4 11,4 1 + 1,4∙1,6 1 0,6565%
Термический к.п.д
. цикла Карно, проведенного в том же интервале температур :
(28)
1 3031275 0,7676%
Термический к.п.д. цикла Карно, совершаемого при тех же крайних температурах, что и данный цикл, на 14% выше.
Определение изменения удельной энтропии:
Процесс 1 2 - адиабатный:
Процесс 2 3 - изохорный:
(29)
0,718∙ln1275911 0,241
Процесс 3 4 - изобарный:
(30)
1,005∙ln20401275 0,472
Процесс 4 5 - адиабатный:
Процесс - изохорный:
(31)
0,718∙ln303810
Проверка: 0,000 + 0,241 + 0,472 + 0,000 0,713 0,000.
Таблица 3 - Результаты расчетов изменения удельной энтропии
Процесс
1-2 0
2-3 0,241
3-4 0,472
4-5 0
5-1
При изображении цикла в диаграмме (рис
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
