РГР / ргр 1 вар 29 ммм
.docx
1 ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ
Таблица 1 – Таблица исходных данных
Наименование цикла тепловой машины |
р1, МПа |
t1, С |
|
|
Ср, кДж кгК |
Сv, кДж кгК |
R, Дж кгК |
к |
Двигатель внутреннего сгорания с подводом теплоты при v=const |
0,13 |
40 |
10 |
1,95 |
1,16 |
0,86 |
301 |
1,36 |
Объем выполняемой работы
В расчетно-графической работе предусматривается выполнение следующего объема работ:
1. Показать принципиальную схему и дать краткую характеристику теплового двигателя.
2. Изобразить цикл в координатах p-v и T-s и определить удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.
3. Определить изменение в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенную и отведенную теплоту, полезную работу.
4. Определить термический к.п.д. цикла по формуле:
t=1- (А/ k-1); (1.1)
где - степень сжатия;
k – показатель адиабаты;
Полученное значение к.п.д. сравнить со значением, определенным по формуле:
t=1-(q2/q1); (1.2)
где q1 – затраченная теплота;
q2 – полезно использованная теплота;
они должны быть одинаковы.
5. Построение цикла двигателя.
2 Принципиальная схема и характеристика теплового двигателя
Горячий источник
теплоты Т1
q1
Рабочее
тело
q2
Холодный источник
теплоты Т2
Рисунок 1 - Принципиальная схема теплового двигателя внутреннего сгорания с подачей тепла при v=const
Краткая характеристика двигателя внутреннего сгорания:
Все тепловые двигатели должны иметь горячий источник теплоты, рабочее тело, совершающее замкнутый процесс – цикл , и холодный источник теплоты . Практически в существующих тепловых двигателях горячими источниками служат химические реакции сжигания топлива или внутриядерные реакции , а в качестве холодного источника используется окружающая среда – атмосфера . В качестве рабочих тел принимаются газы или пары .
Изображение цикла в координатах p-V и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла
Рисунок 2 – Цикл ДВС с подводом теплоты при v=const
Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:
1-2 – адиабатный процесс сжатия рабочего тела , PVk=const;
2-3 – изохорный подвод теплоты, v=const;
3-4 – адиабатный процесс расширения рабочего тела;
4-1 – изохорный отвода теплоты.
Определение параметров в характерных точках цикла:
Точка 1
Удельный объем находим из характеристического уравнения
1=(RT1)/p1; (2.1)
где R – универсальная газовая постоянная;
T1 – начальная температура;
P1 – давление газа в начале цикла;
1=(301313)/0,1310 6=0,725 м3/кг
Точка 2
Найдем температуру в точке по формуле:
Т2=Т1 к-1; (2.2)
тогда
Т2=31310 1,36-1=717К.
Так как степень сжатия =1/2=10, то
2=1/; (2.3)
2=0,725/10=0,0725 кг/м3.
Давление P2 находим из выражения
; (2.4)
P2 МПа
S1=S2=const
; (2.5)
где Cp – теплоёмкость рабочего тела при постоянном давлении;
S1 – энтропия в точке 1;
Точка 3
Удельный объем 3=2=0,0725 м3/кг.
р3=р2; (2.6)
где - степень повышения давления;
р3=2,9781,95=5,8 МПа
Т3=Т2; (2.7)
Т3=7171,95=1398,15 К
Точка 4
Температура в конце адиабатного процесса
T4/T3=(3/4)к-1; (2.8)
откуда
T4= 1398,15·(0,0725/0,725)0,36=610,31 K.
Удельный объём: 4=1=0,725 м3/кг.
Давление в конце адиабатного расширения
S4=S3=1,3кДж/(кгК).
3. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы:
Количество теплоты подведенной к рабочему телу
q1=C(T3-T2); (3.1)
q1=0,86(1398,15-717)=585,79 кДж/кг
Количество теплоты отведенной от рабочего тела
q2=C (T4-T1); (3.2)
q2=0,86(610,31-313)=255,68 кДж/кг
Работа цикла
l=q1-q2; (3.3)
l =585,79-255,68=330,11 кДж/кг
Изменение энтропии:
1-2: s=0;
2-3: s2-s3=Cln(T3/T2); (3.4)
s2-s3=0,86ln(1398,15/717)=0,574 кДж/(кгК)
3-4: s=0;
4-1: s4-s1= Cln(T1/T4); (3.5)
s4-s1= 0,86ln(313/610,31)=0,574 кДж/(кгК)
Изменение внутренней энергии:
1-2: U1-2= R/(k-1)(T2-T1); (3.6)
U1-2= 301/(1,36-1)(717-313) =337,79 кДж/кг
2-3: U2-3=C(T3-T2); (3.7)
U2-3=0,86(1398,15-717)=585,79 кДж/кг
3-4: U3-4 = R/(k-1)(T4-T3); (3.8)
U3-4 =301/(1,36-1) ×(610,31-1398,15)= -658,72 кДж/кг
4-1: U4-1=C(T1- T4); (3.9)
U4-1=0,86·(313-610,31)=-255,68 кДж/кг
4. Определим термический к.п.д. цикла
t=1 – (А/ k-1); (4.1)
А=; (4.2)
=(3/2)=0,0725/0,0725=1;
=(4/3)=0,725/0,0725=10;
А=
t=1 –(1/ k-1)=1-(1/100,36)=0,563
t=1 – (q2/q1); (5.3)
t =1 – (255,68 /585,79)=0,563.
Сравнивая к.п.д рассчитанные по разным формулам видим, что они равны.
5. Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s
Рисунок 3 – Цикл ДВС с подводом теплоты при v=const в масштабе
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ 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.