РГР / ргр 1 вар 16 пппп
.DOCСОДЕРЖАНИЕ
Стр.
1 Содержание задания……………………………………………………… …2
2 Исходные данные………………………………………………………….. ...3
3 Принципиальная схема ДВС и его характеристика…………………….. ..3
4 Цикл в координатах p-v и T-s и определение удельного объема,
давления и температуры в характерных точках цикла…………...……4-7
5 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы цикла……7-9
6 Определение термического к.п.д. цикла…………………………………. ..9
7 Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s………10
Литература………………………………………………………………........ ..11
1 Содержание задания
В расчетно-графической работе предусматривается выполнение следующего объема работ:
-
Показать принципиальную схему и дать краткую характеристику теплового двигателя.
-
Изобразить цикл в координатах p – V и T – S, и определить удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.
-
Определить изменение в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенную и отведенную теплоту, полезную работу.
-
Определить коэффициент А по формуле
(1)
термический КПД цикла по формуле
(2)
Полученное значение КПД сравнить со значением, определенным по формуле
(3)
(они должны быть одинаковы).
-
Построить цикл в масштабе в системах координат p – v и T – S (по определенным ранее параметрам в характерных точках и двум-трем промежуточным точкам адиабатных процессов).
2 Исходные данные
Необходимые данные для расчета представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Исходные данные
Наименование цикла тепловой машины |
Начальные параметры рабочего тела |
|
|
|
р1, МПа |
t1, °C |
|||
ДВС с подводом теплоты при р=const |
0,14 |
50 |
16 |
2,0 |
3 Принципиальная схема ДВС и его характеристика
Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания изображена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Схема двигателя внутреннего сгорания:
1 –картер; 2 – впускной клапан; 3 – выпускной клапан; 4 – цилиндр; 5 – поршень; 6 – шатун;
7 – кривошип
Данный двигатель внутреннего сгорания – компрессорный двигатель. В цилиндре двигателя сжимается чистый воздух. В конце сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое в среде горячего воздуха воспламеняется и сгорает при р=const. Для распыла топлива, подаваемого в цилиндр, используют воздух, сжатый в компрессоре до давления в 1,2 – 2 раза превышающего давление в цилиндре (отсюда и произошло название «компрессорные двигатели»).
4 Цикл в координатах p-v и T-s и определение удельного объема,
давления и температуры в характерных точках цикла
Ц икл ДВС с подводом теплоты при р=const изображен на рисунке 2.
Рисунок 2 – Цикл ДВС с подводом теплоты при р=const: 1-2 – адиабатный процесс сжатия воздуха; 2-3 – изобарный процесс предварительного расширения с подводом теплоты q1 (р=const); 3-4 – адиабатный процесс расширения; 4-1 – изохорный процесс отвода теплоты q2 (v=const)
Определим параметры в характерных точках цикла.
Точка 1. Удельный объем газа находим из уравнения состояния для идеального газа
(4)
где – давление воздуха в i-й точке , Па;
– удельный объем воздуха в i-й точке, м3;
– постоянная газовая воздуха, Дж/кг·К;
– температура воздуха в i-й точке, К.
Тогда, из выражения (4) находим для точки 1
(5)
м3/кг.
Точка 2. Так как степень сжатия
(6)
то удельный объем
(7)
м3/кг.
Давление p2 находим из выражения для степени повышения давления в цилиндре при адиабатном сжатии 1-2
(8)
где k – показатель адиабаты для воздуха.
Из (8) определяем
(9)
Па.
Найдем температуру в точке из формулы (4)
(10)
К.
Точка 3. Так как р=const, то р3=р2=6,79∙106 Па.
Степень предварительного расширения для процесса 2-3
(11)
тогда удельный объем
(12)
м3/кг.
Температура определяется из (4)
(13)
К.
Точка 4. Так как =const,то 4=1=0,662 м3/кг.
Давление в конце адиабатного расширения определим из соотношения
(14)
отсюда
(15)
МПа.
Температура определяется из соотношения параметров в изохорном процессе 4-1
(16)
К.
Степень расширения в процессе 3-4
(17)
.
5 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы цикла
Количество подведенной теплоты
(18)
где – мольная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кмоль·К);
– молярная масса воздуха, кг/кмоль.
кДж.
Количество отведенной теплоты
, (19)
где – мольная теплоемкость воздуха при постоянном объеме, кДж/(кмоль·К).
кДж.
Изменение энтропии для процессов:
- адиабатное сжатие 1-2
=const;
- изобарный подвод теплоты 2-3
(20)
кДж/(кг·К);
- адиабатное расширение 3-4
=const;
- изохорный отвод теплоты 4-1
(21)
кДж/(кг·К).
Изменение внутренней энергии в каждом из процессов цикла определим по формуле
(22)
где Тj – температура воздуха в конечной точке цикла, К;
Тi – температура воздуха в начальной точке цикла, К.
Таким образом, для следующих процессов получаем:
- адиабатное сжатие 1-2
(23)
кДж/кг;
- изобарный подвод теплоты 2-3
(24)
кДж/кг;
- адиабатное расширение 3-4
(25)
кДж/кг;
- изохорный отвод теплоты 4-1
(26)
кДж/кг.
Полезная работа совершается рабочим телом (воздухом) при адиабатном расширении 3-4 и определяется выражением
(27)
кДж/кг.
6 Определение термического к.п.д. цикла
Определим коэффициент А по формуле (1)
,
здесь λ=1 – степень повышения давления при изобарном подводе теплоты.
Тогда термический к.п.д. по формуле (2) будет равен
Термический к.п.д. по формуле (3)
Сравнивая к.п.д., рассчитанные формулам (2) и (3), видим, что они приблизительно равны между собой. Это доказывает правильность расчета.
7 Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s
ЛИТЕРАТУРА
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.