Рассчитать теоретический цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС), считая, что рабочим тело является воздух с начальными параметрами P1 =0,1МПа, t1=20С. Определить основные параметры рабочего тела P, V, T во всех точках цикла, изменение внутренней энергии U, энтальпии h, энтропии S для всех процессов и для цикла; теплоту и работу для процессов и для цикла, а также термический КПД цикла. Дать сводную таблицу и изобразить цикл в PV- и TS-диаграммах. Исходные данные брать из табл. 1.3.
Таблица 1.3 – Исходные данные к задаче 1.2
Последняя цифра шифра Цикл Степень сжатия, Предпо-следняя цифра шифра Степень повыше-ния давления, Степень предвари-тельного расши-рения,
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Отто *)
Дизеля **)
Тринклера-Сабатэ
8
9
10
16
17
18
12
13
14
15 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5 2,1
2,0
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
Примечание: независимо от исходных данных принимать *) =1 для циклов с изохорным подводом теплоты (цикл Отто) и **) =1 для циклов с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля).
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Вариант 33: для воздуха, как для идеального газа, принять: теплоемкости Cp=1,01кДж/(кгК) и Cv=0,72 кДж/(кгК); газовую постоянную R=287 Дж/(кгК), показатель адиабаты K=1,41. Для варианта 33 задан цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (цикл Дизеля).
Начальный удельный объем рабочего тела по уравнению Клапейрона:
.
По степени сжатия =v1/v2 находим удельный объем рабочего тела в точке 2
.
Применим соотношение между T и ν в адиабатном процессе
Определим
Из уравнения состояния газа для точки 2 определяем:
.
.
Для изобарного процесса подвода тепла к рабочему телу 2-3 характеристикой является степень предварительного расширения ρ=υ3/υ2, откуда находится объем в точке 3:
.
С учетом того, что для изобарного процесса P3= P2=4.98 МПа, температура рабочего тела в точке 3 по уравнению Клапейрона:
.
Линия 3-4 адиабата
Линия 4-1 изохора, поэтому
Определяем:
Из уравнения состояния находим:
Параметры всех точек цикла сводим в табл..4.
Таблица 1.4 – Рассчитанные параметры точек цикла
Параметры Точки
1 2 3 4
Давление Р, МПа 0,1 4,98 4,98 0,23
Удельный объем , м3/кг 0,841 0,0526 0,0947 0,841
Температура Т, К 293 913 1643 671
Температура t, ºC 20 640 1370 398
Изменение внутренней энергии в процессах и для цикла в целом:
∆;
∆;
∆;
∆;
∆.
Суммарное изменение внутренней энергии в цикле ∆, что подтверждает правильность расчетов, так как
∆.
Изменение энтальпии в процессах и для цикла в целом:
∆;
∆;
∆;
∆;
∆, действительно: ∆.
Изменение энтропии в процессах и для цикла в целом: , так как это процесс адиабатный, то есть без теплообмена между рабочим телом и окружающей средой:
;
, так как это процесс адиабатный;
;
,
что также подтверждает правильность расчетов, так как
.
Работа процессов и цикла в целом
,
так как это процесс адиабатный, то есть без отвода теплоты от рабочего тела, поэтому внутренняя энергия рабочего тела возрастает за счет теплоты сжатия, а знак “-” означает затрату работы на сжатие газа.
, так как в изохорном процессе нет измерения объема газа, следовательно, работа против внешних сил не совершается.
;
; .
.
Теплота процессов и цикла в целом; , так как это процесс адиабатный, то есть без теплообмена;
Подведенное тепло
; подведенное тепло
отведенное тепло
,
что подтверждает правильность расчетов, так как для циклов , следовательно, по I закону термодинамики .
Термический КПД цикла представляет собой отношение работы цикла к подведенной к рабочему телу теплоте:
.
Проверка:
Погрешность расчета:
<1%, то есть точность расчета достаточная.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
