РГР / ргр 2 вар 30иии
.doc1. Задание
Наименование цикла тепловой машины – ДВС со смешанным подводом тепла
p1 = 0.15 МПа
t1 = 60°C =333
ε = 14.0
λ = 1.9
ρ = 1.45
Рабочее тело – воздух, для которой сp= 1 кДж/(кг·К), cv=0.713 кДж/(кг·К), R=287 Дж/(кг·К), к=1,4
2. Принципиальная ДВС схема и его характеристики
Рисунок 2.1 –Принципиальная схема ДВС
Принципиальная схема ДВС представлена на рисунке 2.1. Основным элементом любого поршневого двигателя является цилиндр 4 с поршнем 5, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с внешним потребителем работы. Цилиндр монтируется на верхней части картера 1, а сверху закрыт крышкой, в которой установлены впускной 2 и выпускной 3 клапаны и электрическая свеча зажигания или форсунка. В зарубашенном пространстве цилиндра и его головки циркулирует охлаждающая жидкость.
Двигатели со смешанным сгоранием топлива (бескомпрессорные дизели). В таких двигателях жидкое топливо, сжатое насосом до давлений порядка 30-40 МПа, подается на форсунку, по средством которой оно в мелкораспыленном виде вводится в цилиндр.
Топливо, попадая в среду предварительно сжатого в цилиндре воздуха, нагретого в процессе сжатия до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива, сгорает по мере ввода его в цилиндр сначала (почти) при ν = const, а затем (почти) при p=const. Как показывают расчеты, максимальное значение термического КПД данного цикла достигает 68%.
3. Цикл в координатах p-v и T-s, определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла.
Рисунок 3.1- цикл тепловой машины - ДВС со смешанным подводом тепла
Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:
1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в цилиндре ДВС ), ;
2-2' – изохорный подвод теплоты, V=const;
2'-3 – изобарный подвод теплоты, p=const;
3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в цилиндре ДВС ), ;
4-1 – изохорный отвод теплоты (в ДВС), V=const;
Обозначим некоторые характеристические параметры цикла:
- степень сжатия в процессе 1-2;
- степень повышения давления при подводе теплоты q'1 в процессе v=const;
- степень предварительного расширения РТ при подводе
теплоты q''1;
- степень расширения РТ в процессе 3-4;
Рассмотрим последовательно процессы цикла и используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, выразим температуры в характерных точках цикла через минимальную температуру T1 в начале процесса сжатия 1-2:
;
;
.
Подставим значение известной температуры T1, вычислим значения температур в характерных точках:
;
;
T2' = T2·λ = 957·1,9=1818.3K
.
Рассмотрим последовательно процессы цикла и используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, выразим давления в характерных точках цикла через минимальное давление p1 в начале процесса сжатия 1-2:
p'2 = p2·λ
p3 = p'2
Тогда с учетом того, что p1=0.15 · 106 Па, а βc=εk = 141.4, получим:
Уравнение состояния газа имеет вид:
Выразив из этого уравнения объем, получим:
Подставив известные значения давлений и температур в характерных точках, найдем удельные объемы:
;
;
;
.
4 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы
Подведенная теплота
;
Отведенная теплота
.
Изменение внутренней энергии
Изменение энтропии
ΔS2-2’= Cv .ln(T2’ / T2);
ΔS2-2’= 0.713 .ln(1818.3/ 957)=0.444 кДж/(кг.К);
ΔS2‘-3= Cр .ln(T3 / T2‘);
ΔS2‘-3= 0.713 .ln(2636.5 / 1818.3)=0.264 кДж/(кг.К);
Суммарное изменение энтропии в процессах 2-2’ и 2’-3:
ΔS2-3= ΔS2-2’+ ΔS2-3;
ΔS2-3=0,444+0,264=0,708 кДж/(кг.К).
ΔS4-1=- ΔS2-3;
ΔS4-1=0,708 кДж/(кг.К).
Полезная работа
Степень расширения определим по формуле:
β=V4 / V3;
β=0,64 / 0,066=9,7.
5. Определение термического КПД цикла
Определим коэффициент А:
;
A=1.04
Определим термический КПД:
;
Подставив значения, получим:
;
С другой стороны:
.
Сравним это значение с полученным ранее значением. Видим, что они совпадают.
6 Построение цикла в масштабе в системах координат p-V и T-s
Список используемой литературы:
1. Расчетно-графические работы по теплотехники/Методические указания. Часть 1. Гомель: БелИИЖТ, 1986. 31с.
2. О.М. Рабинович. Сборник задач по технической термодинамике. М.: Машиностроение, 1973. 342с.
3.Теплотехника/ Под ред. А.П. Баскакова. М.: Высшая школа, 1991. 250с.