Задача 8.
Для теоретического цикла двигателя внутреннего сгорания (заданы абсолютное давление = 0,13 МПа, температура = 16 ( = 289,15 К), степень сжатия ε = 13, степень повышения давления λ = 1,28, степень предварительного расширения ρ = 1,35 определить:
Вид цикла (с изохорным, изобарным или изохорно-изобарным подводом теплоты).
Параметры состояния рабочего тела в характерных точках цикла; результаты расчета свести в таблицу.
Термический к.п.д. двигателя.
Среднее давление цикла.
Количество теплоты, подведенной за цикл.
Количество теплоты, отведенной за цикл.
Теоретический цикл представить в и - диаграммах ( соблюдением масштабов). В тепловой диаграмме показать площади, определяющие количество подведенной и отведенной удельной теплоты. Считать рабочее тело обладающим свойствами воздуха (процессы расширения и сжатия – адиабатные, процесс отвода теплоты – изохорный): газовая постоянная R = 287,08 , μ = 28,96 кг/кмоль, показатель политропны k = 1,4, массовая изобарная теплоемкость = 1,012 , массовая изохорная теплоемкость = 0,723 .
Вид цикла – цикл с изохорно-изобарным подводом теплоты (цикл Тринклера), так как ρ = 1,35.
Параметры состояния в узловых точках цикла:
Точка
1.
– начало процесса адиабатного сжатия:
давление
= 0,13 МПа; температура
= 289,15 К; удельный объем
=
=
= 0,638
/кг.
Точка 2. – конец процесса сжатия и начало процесса подвода теплоты. Процесс подвода теплоты изохорный, то есть v = const: степень сжатия
ε
=
→
=
=
= 0,05
/кг.
В адиабатном процессе сжатия
=
=
→
=
*
= 0,13 *
= 4,715 МПа,
=
=
→
=
*
=
289,15 *
= 806,7 К.
Точка
3. –
конец подвода теплоты при v
= const
и начало подвода теплоты при p
= const:
так как процесс подвода теплоты изохорный
=
=
0,05
/кг,
λ
=
→
= λ
*
= 1,28 * 4,715 =
6
МПа.
В изохорном процессе
=
→
=
=
= 1026,5 К.
Точка
4. –
конец процесса подвода теплоты при p
= const
и начало процесса расширения:
так
как процесс подвода теплоты изобарный:
=
=
6
МПа,
ρ
=
→
= ρ
*
= 1,35 * 0,05 = 0,0672
/кг.
В изобарном процессе
*
=
R
*
→
=
=
= 1404,5 К.
Точка
5. –
конец процесса расширения и начало
процесса отвода теплоты: так как процесс
отвода теплоты – изохорный:
=
= 0,638
/кг.
В адиабатном процессе 4-5:
*
=
*
→
=
*
= 6
*
=
0,257 МПа;
=
=
= 571,15 К.
Таблиц параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла
, /кг |
, МПа |
, К |
, /кг |
, МПа |
, К |
0,638 |
0,13 |
289,15 |
0,05 |
4,715 |
806,7 |
, /кг |
, МПа |
, К |
, /кг |
, МПа |
, К |
0,05 |
6 |
1026,5 |
0,0672 |
6 |
1404,5 |
, /кг |
, МПа |
, К |
0,638 |
0,257 |
517,15 |
Количество
подводимой теплоты:
=
+
; при
v
= const
=
* (
-
)
= 0,723
* (1026,5 – 806,679) = 158,93 кДж/кг;
при p
= const
=
* (
-
)
= 1,012
* (1404,5 – 1026,5) = 382,536 кДж/кг, тогда
= 158,93
+ 382,536 = 541,466 кДж/кг.
Количество
отводимой теплоты
=
* (
-
)
= 0,723
* (517,15
–
289,15) = 164,844 кДж/кг.
Термический КПД цикла:
1)
по параметрам:
= 1 -
=
1
-
= 0,6.
2)
через теплоту:
= 1
–
=
1 -
= 0,6.
Среднее давление цикла:
=
=
=
= 0,64 МПа.
Изменение энтропии:
1)
при подводе теплоты:
=
* ln
+
* ln
= 0,723
* ln
+ 1,012 * ln
= 0,49
Знак «+», значит энтропия увеличивается, так как теплота подводится.
2)
при отводе теплоты:
=
* ln
= 0,723
* ln
= - 0,42
Знак «-», значит энтропия уменьшается, так как теплота отводится.
Процессы на диаграмме p, V
Процессы на диаграмме T,S
