Министерство образования и науки российской федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Расчет циклов тепловых двигателей

Методические указания и задания для выполнения контрольной работы

№ 2 по дисциплине “Теплофизика”

Йошкар-Ола 2012

Задание № 1.

Рассчитать цикл теплового двигателя с максимальной температурой рабочего тела t3.

Определить:

- параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла;

- подведенную и отведенную теплоту;

- работу цикла и его КПД;

- построить P-v диаграмму цикла.

􀂉 В качестве рабочего тела рассматривать воздух,

1. Зависимостью его теплоемкости от температуры пренебречь;

2. Учесть зависимость его теплоемкости от температуры.

􀂉 Начальное состояние рабочего тела соответствует нормальным условиям.

(0,°С, 1 атм).

ДАВЛЕНИЕ

1 Н/м² (Па) = 1∙10^-5 бар = 1,02∙10^-5 кгс/см² (атм. техн.) =

= 0,102 мм вод.ст. = 750∙10^-5 мм рт.ст.

1 бар = 10⁵ Па = 1,02 кгс/см² (атм. техн.) = 10,2 м вод.ст. =

= 750 мм рт.ст.

1 кгс/см² (ат. техн.) = 9,81∙10⁴ Па = 0,981 бар = 736 мм рт.ст. =

= 10 м вод.ст.

1 атм (физ.) = 1,013∙10⁵ Па = 1,013 бар = 1,033 кгс/см² (атм. техн.) =

= 10,33 м вод.ст. = 760 мм рт.ст.

1 мм вод.ст. =9,81 Па =9,81∙10^-5 бар =10^-4 кгс/см² (атм. техн.) =

= 736∙10^-4 мм рт.ст.

1 мм рт.ст. =133 Па =1,33∙10^-3 бар =1,36∙10^-3 кгс/см² (атм. техн.) =

= 13,6 мм вод.ст.

(при плотностях ртути _Нg=13595 кг/м³ и воды _Н2О=1000 кг/м³)

1 psi (англ. фунт/дюйм²) = 6,9 Па

inch Hg (дюйм рт.ст.) = 3,386∙10³ Па

􀂉 Определение термического КПД, сравнение его с КПД цикла Карно в том же интервале температур, выбрав:

􀂉 Тип цикла и данные для расчета выбрать из таблицы 3.

Расчетный

Таблица 3.

Последняя цифра шифра	Вид цикла		Предпоследняя цифра шифра	t3,°С
0	ДВС v =const (Отто)	ε = 9	0	1100
1	ДВС Р=const (Дизеля)	ε = 13	1	950
2	ГТУ Р=const (Брайтона)	π = 8	2	1000
3	ДВС v =const (Отто)	ε = 10	3	875
4	ДВС Р=const (Дизеля)	ε = 14	4	1200
5	ГТУ Р=const (Брайтона)	π = 9	5	800
6	ДВС v =const (Отто)	ε = 11	6	1250
7	ДВС Р=const (Дизеля)	ε = 15	7	950
8	ГТУ Р=const (Брайтона)	π = 10	8	1000
9	ДВС v =const (Отто)	ε = 12	9	1100

Расчетный центр МЭИ (ТУ)

Интерактивные справочники

Термодинамические циклы

Цикл Дизеля

с идеальным газом, где С_р=f(t) и анимацией фаз (pic) http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Therm/Diesel_anim.mcd

Цикл Дизеля — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением впрыскиваемого топлива от разогретого рабочего тела, цикл дизельного двигателя. Идеальный цикл Дизеля состоит из четырёх процессов:

p-V диаграмма цикла Дизеля

• 1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;

• 2—3 изобарный подвод теплоты к рабочему телу;

• 3—4 адиабатное расширение рабочего тела;

• 4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

КПД цикла Дизеля , где — степень сжатия,

— коэффициент предварительного расширения,

— показатель адиабаты.

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

Цикл Отто

Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя. Назван в честь немецкого инженера Николауса Отто.

Идеальный цикл Отто состоит из четырёх процессов:

p-V диаграмма цикла Отто

• 1—2 адиабатное сжатие рабочего тела;

• 2—3 изохорный подвод теплоты к рабочему телу;

• 3—4 адиабатное расширение рабочего тела;

• 4—1 изохорное охлаждение рабочего тела.

КПД цикла Отто , где  — степень сжатия,

 — показатель адиабаты.

Идеальный цикл лишь приблизительно описывает процессы, происходящие в реальном двигателе, но для технических расчётов в большинстве случаев точность такого приближения удовлетворительна.

идеальным газом, где Ср=f(t) и анимацией фаз (pic) http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Therm/Otto_anim.mcd |

Цикл Карно (описание в Википедии)

для идеального газа (pic) MAS 11 MCS 14

для идеального газа с С_р=f(t) (pic) http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Therm/carno_Cp_T.mcd

Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Цикл Карно назван в честь французского военного инженера Сади Карно, который впервые его исследовал в 1824 году.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.