Дано:
Определить параметры рабочего тела в характерных точках (1,2,3,4,5) идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно-изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление p1 и температура t1 рабочего тела в начале сжатия. Степень сжатия ε , степень повышения давления λ и степень предварительного расширения ρ.
Дано:
р1 = 0,102 МПа; t1 = 17°С; ε = 18; λ = 1,85; ρ = 1,15.
Требуется:
Определить термический КПД цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоёмкость его в расчётном интервале температур постоянной. Универсальная газовая постоянная R = 287 Дж/(кг * К), коэффициент адиабаты k = 1,4.
Построить на миллиметровке в масштабе этот цикл в p,v-координатах.
Дать пояснения к полученным графикам.
р,v – диаграмма цикла со смешанным подводом теплоты
Решение
Термический КПД цикла Тринклера можно определить через параметры цикла по формуле:
ηt = 1- (λ·ρk -1)/([λ - 1 + k·λ·(ρ - 1)]·εk-1) = 1- (1,85·1,151,4 -1)/([1,85 -1+ 1,4·1,85·
·(1,15 - 1)]·181,4 - 1 = 0,683 (68,3%), где параметры ε, λ и ρ (см., условия задачи).
Анализируя формулу, можно прийти к выводу, что термический КПД возрастает при увеличении ε и λ, а также при уменьшении ρ.
Рассчитываем параметры цикла (ν, р и Т) в характерных точках:
Точка 1. р1 = 0,102 МПа (дано), Т1 = t1 + 273 = 17 + 273 = 290 K (дано),
ν1 = R·Т1/p1 = 287·290/(0,102·106) = 0,816м3/кг, где R -удельная газовая постоянная воздуха.
Процесс (1-2)-адиабатное сжатие:
Точка 2.
р2 = р1·εk = 0,102·181,4 = 5,834 МПа,
T2 = T1·εk-1 = 290·181,4-1 = 921,5 К,
ν2 = R·Т2/p2 = 287·921,5/(5,834·106) = 0,045 м3/кг, или ν2 = ν1/ε = 0,816/18 = 0,045
Процесс (2-3)- изохорный подвод тепла:
Точка 3.
ν3 = ν2 = 0,045 м3/кг,
р3 = р2·λ = 5,834·1,85 = 10,793 МПа,
T3 = T2·λ = 921,5·1,85 = 1705 К.
Процесс (3- 4)- изобарный подвод тепла:
Точка 4.
ν4 = ν3·ρ = 0,045·1,15 = 0,052 м3/кг,
р4 = р3 = 10,793 МПа,
T4 = T3·ρ = 1705·1,15 = 1961 К.
Процесс (4-5) - адиабатное расширение (отвод тепла):
Точка 5.
ν5 = ν1 = 0,816м3/кг,
р5 = p4 ·(ν4/ν5)k = 10,793·(0,052/0,816)1,4 = 0,229 МПа,
Т5 = Т4 ·(ν4/ν5)k-1 =1961·(0,052/0,816)1,4-1 = 652 К.
Результаты расчетов сводим в таблицу 1.
Таблица 1
1 2 3 4 5
ν, м3/кг 0,816 0,045 0,045 0,052 0,816
р, МПа 0,102 5,834 10,793 10,793 0,229
Т, К 290 921,5 1705 1961 652
По результатам расчетов, представленных в таблице 1, в масштабе строим р-ν диаграмму цикла Тринклера.
р-ν - диаграмма цикла Тринклера.
На диаграмме изображены следующие процессы:
а) (1-2) - адиабатное сжатие воздуха (отсутствие подвода тепла);
б) (2-3) - изохорное сжатие с подводом основного количества тепла (сгорания топлива q´1);
в) (3-4) - изобарное расширение с подводом тепла (догорание топлива q”1);
г) (4-5) - адиабатное расширение воздуха (отсутствие подвода тепла);
д) (5-1) - изохорное уменьшение давления с отводом тепла q2.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
