- •1. Основные определения и понятия термодинамики
- •2. Параметры состояния и уравнения состояния.
- •3.Термодинамическая и потенциальные работы, координаты p-V
- •4. Теплоемкость. Определение теплоемкости веществ.
- •5. Математическое выражение 1го начала термодинамики
- •6.Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела
- •7. Аналитическое выражение первого начала термодинамики
- •8. Первое начало термодинамики для идеального газа.
- •9. Принцип существования энтропии идеального газа.
- •10. Процессы изменения состояния (изобара, изохора, изотерма и адибата)
- •11. Политропа с постоянным показателем.
- •12. Работа в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •13. Теплообмен в термодинамических процессах простых тел (изобара, изохора, изотерма и адиабата)
- •14. Процессы изменения состояния идеальных газов.
- •15. Работа и теплообмен в политропных процессах идеальных газов.
- •16. Круговые процессы. Кпд и холодильный коэффициент.
- •17. Обратимый цикл Карно.
- •18. Математическое выражение второго начала термостатики. Основные следствия.
- •19. Математическое выражение второго начала термодинамики. Основные следствия.
- •20. Смеси жидкостей, паров и газов, расчет характеристик смеси веществ. Схемы смещения.
- •21. Истечение жидкостей и газов. Основные расчётные соотношения.
- •22.Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения. Режимы истечения.
- •23.Переход через критическую скорость (сопло Лаваля).
- •24. Особенности истечения через каналы переменного сечения, сопло и диффузор.
- •25. Дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона. Основные понятия
- •26. Процессы парообразования, определение параметров насушенного пара, диаграмма h-s.
- •27. Термодинамические циклы и кпд гту.
- •28.Термодинамические циклы и кпд поршневых двс.
- •29. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •30. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Условия однозначности
- •31. Теплопроводность через однослойные стенки (плоские, цилиндрические).
- •32 Теплопроводность через многослойные стенки (плоские, цилиндрические)
- •33.Теплоотдача. Закон Ньютона-Рихмана. Коэффициент теплоотдачи. Критериальные уравнения.
- •34. Теплообмен излучением. Основные законы.
- •35. Теплообмен излучением между телами.
- •36. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопроводности.
- •37. Теплопередача через плоскую однослойную и многослойную плоскую стенку
- •38. Теплопередача через криволинейные однослойные и многослойные стенки.
- •39.40. Оптимизация процессов теплопередачи. Способы интенсификации теплопередачи.
- •41,43. Теплопередача при переменных температурах. Средняя разность температур.
- •44. Расчет теплообменный аппаратов первого рода.
- •45. Расчет теплообменный аппаратов второго рода.
- •46. Паросиловые установки, цикл Ренкина, методы повышения кпд.
- •48. Воздушные холодильные машины.
- •49. Рабочий процесс двухтактного и четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
- •50. Индикаторные и эффективные характеристики двигателей внутреннего сгорания
- •51. Рабочий процесс и характеристики гту.
28.Термодинамические циклы и кпд поршневых двс.
Поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС) называются двигатели, в которых топливо сжигается в цилиндрах, где возвратно-поступательно двигается поршень.
Несмотря на то, что цикл Карно имеет наивысший КПД, в реальных машинах он не реализуется. Дело в том, что цикл Карно, будучи сильно растянутым в координатах р–v, связан с весьма большими значениями удельного объема и давления.
Рис. 43. Цикл Карно в координатах p-v
Отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания =vc/va (эта величина в поршневых ДВС называется степенью сжатия), работающего по циклу Карно, достигает 400,а давление в точке (а) – = 280 – 300 МПа.
Термодинамических циклы ДВС: цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто),состоящий из двух изохор и двух адиабат (a1-b-c1-d-a1) и цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (цикл Дизеля), состоящий из изобары a2–b, изохоры с1–d и двух адиабат b–c1 и d–a2 (a2-b-c1-d- a2). Полученные циклы имеют КПД меньше, чем КПД цикла Карно
Рис. 45. Цикл Отто в координатах
p-v(а) иT-s
(б)
Процесс (1–2) в цикле Отто характеризует адиабатное сжатие рабочего тела, процесс (2–3) - изохорный подвод теплоты q1, процесс (3–4) - адиабатное расширение и процесс (4–1) - изохорный отвод теплоты q2.
Полезная работа в цикле равна разности подведенной и отведенной теплоты и численно равна площади (1-2-3-4-1). Степень сжатия цикла весьма сильно влияет на КПД цикла. Чем выше степень сжатия, тем выше КПД цикла. Термический КПД цикла
.
Это значит, что КПД цикла Отто растет с увеличением степени сжатия.
Цикл Дизеля состоит из процесса адиабатного сжатия (1–2), изобарного подвода теплоты (2–3), адиабатного расширения (3–4) и изохорного отвода теплоты (4–1) (рис. 46). Степень сжатия в двигателях, работающих по циклу Дизеля, составляет =14 – 18.
а б
Рис. 46. Циклы Отто и Дизеля в координатах
p-v(а) иT-s(б)
Сравним между собой циклы Отто и Дизеля при одинаковых параметрах точек (1) и (4) с помощью диаграммы Т–s (рис. 46). Если в этих циклах будет одинаковая степень сжатия ε и одинаковое количество отводимой теплоты q2 , то КПД цикла Отто будет выше КПД цикла Дизеля.
КПД цикла Дизеля, в условиях одинакового максимально возможного давления, больше, чем КПД цикла Отто.
Подачу топлива можно осуществлять так, что одна его часть будет сгорать при постоянном объеме, а другая – при постоянном давлении. Такой цикл называется циклом смешанного сгорания топлива или циклом Тринклера .Цикл со смешенным подводом теплоты занимает по эффективности промежуточное положение между циклами Отто и Дизеля как в условиях сравнения при одинаковой степени сжатия ε, так и при сравнении по условию одинакового максимального давления в цилиндре двигателя.
а б
Рис. 47. Цикл смешанного сгорания в
координатах p-v
(а) и T-s(б)
Выведем уравнение для определения термического КПД смешанного цикла. Количество подводимой теплоты на изохоре (2–3) равно , а в изобарном процессе (3–4) – . Количество отводимой теплоты q2 на изохоре (5–1) по абсолютной величине составляет . Следовательно, термический КПД цикла
.
Из уравнения видно, что КПД цикла со смешанным подводом теплоты растет с увеличением ε и λ и с уменьшением ρ. Если ρ = 1, то цикл со смешанным подводом теплоты превращается в цикл Отто, термический КПД которого находится из соотношения
Если λ = 1, то смешанный цикл превращается в цикл Дизеля, термический КПД которого находится из выражения
.