Термодинамические циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания

35. Сравнить изменение термического КПД цикла Отто при переходе от  = 6 к  = 8 и при повышении  от 10 до 12. Принять, что рабочим телом является трехатомный газ. Ответ: 0,048; 0,026.

36. Количество теплоты, подведенной к рабочему телу в цикле Дизеля, равно 1,4 МДж/кг. Известно, что Т_а = 300 К, с_р = 1 кДж/(кгК), k = 1,4. Какую степень сжатия необходимо иметь в этом цикле для получения термического КПД, равного КПД цикла Отто, осуществленного при  = 10? Ответ: 17,18.

37. Подсчитать среднее давление и КПД для цикла Отто с расширением по политропе, если известно, что: рабочее тело – воздух, c_v = 0,718 кДж/(кгК), k = 1,4; р_а = 0,08 МПа, Т_а = 300 К,  = 9,  = 4; n = 1,3. Сравнить полученные результаты с показателями цикла Отто с расширением по адиабате, осуществленного с тем же количеством подведенной теплоты. Ответ: 1,0785 МПа; 0,546; 1,155 МПа; 0,585.

38. Определить индикаторную и эффективную мощности восьмицилиндрового четырехтактного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=7,510⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,1 м, ход поршня S=0,095 м, частота вращения коленчатого вала n =3000 об/мин и механический КПД _м=0,8. Ответ: N_i= 112,5 кВт; N_e=90 кВт.

39. Определить индикаторную мощность и среднее индикаторное давление четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность N_е=100 кВт, угловая скорость вращения коленчатого вала ω= 157 рад/с, степень сжатия ε=15, объем камеры сгорания V_с=2,510^-4 м³ и механический КПД _м = 0,84. Ответ: N_i = 119 кВт; р_i=6,810⁵ Па.

40. Определить индикаторную мощность и удельный индикаторный расход топлива шестицилиндро­вого четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление p_е=6,210⁵ Па, диаметр цилиндра D = 0,11 м, ход поршня S=0,14 м, средняя скорость поршня с_м= 8,4 м/с, расход топлива B=5,53 10^-3 кг/с и механический КПД η_м=0,82. Ответ: N_i=90,5 кВт; b_i=0,220 кг/(кВтч).

41. Определить диаметр цилиндра и ход поршня четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность N_e= 80 кВт, среднее эффективное давление р_е =610⁵ Па, частота вращения коленчатого вала n=1800 об/мин и средняя скорость поршня с_м =9,6 м/с. Ответ: D=0,135м; S=0,16 м.

42. Определить мощность механических потерь восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i= 7,510⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,1 м, ход поршня S=0,095 м, частота вращения коленчатого вала n=50 об/с и механический КПД η_м=0,8. Ответ: N_м = 22,4 кВт.

43. Определить индикаторную мощность и мощность механических потерь шестицилиндрового двухактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р_е=6,3610⁵ Па, степень сжатия ε = 16, объем камеры сгорания V_c=7,810^-5 м³, частота вращения коленчатого вала n=35 об/с и механический КПД _м =0,84. Ответ: N_i= 186 кВт; N_м = 29,8 кВт.

44. Определить среднее индикаторное давление и среднее давление механических потерь восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если эффективная мощность N_e=145 кВт, диаметр цилиндра D=0,1м, ход поршня S=0,09 м, средняя скорость поршня с_м=12,0 м/с и механический КПД _м=0,8. Ответ: р_i=9,610⁵ Па; р_м= 1,9210⁵ Па.

45. Определить эффективную мощность и удельный эффективный расход топлива восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее индикаторное давление p_i=8,710⁵ Па, диаметр цилиндра D = 0.1 м, ход поршня S=0,095 м, средняя скорость поршня с_м=9,5 м/с и механический КПД _м=0,85 и расход топлива В=9,710^-3 кг/с. Ответ: N_e= 110,5 кВт, b_e=0,316 кг/(кВтч).

46. Определить удельный индикаторный и удельный эффективный расход топлива четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=6,810⁵ Па, степень сжатия =15, полный объем цилиндра V_а=37,510^-4 м³, угловая скорость вращения коленчатого вала = 157 рад/с, механический КПД _м=0,84 и расход топлива В = 5,9510^-3 кг/с. Ответ: b_i=0,180 кг/(кВт/ч); b_е=0,214 кг/(кВтч).

47. Определить эффективную мощность и мощность механических потерь шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р_е = 5,410⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,108 м, ход поршня S=0,12 м, средняя скорость поршня с_м = 8,4 м/с и механический КПД _м =0,78. Ответ: N_e =62,4 кВт; N_м= 17,6 кВт.

48. Определить среднее индикаторное давление и индикаторную мощность шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если диаметр цилиндра D=0,15, ход поршня S=0,18 м, частота вращения коленчатого вала n=1500 об/мин. Индицированием двигателя получена индикаторная диаграмма полезной площадью F=1,9510^-3 м², длиной l=0,15 м при масштабе давлений m=0,610⁸ Па/м. Ответ: р_i = 7,810⁵ Па, N_i = 186 кВт.

49. Определить удельный индикаторный и удельный эффективный расход топлива четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=6,810⁵ Па, степень сжатия =15, полный объем цилиндра V_а=37,510^-4 м³, угловая скорость вращения коленчатого вала = 157 рад/с, механический КПД _м=0,84 и расход топлива В=5,9510^-3 кг/с. Ответ: b_i=0,180 кг/(кВт/ч); b_е=0,214 кг/(кВтч).

50. Определить эффективную мощность и мощность механических потерь шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р_е = 5,410⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,108 м, ход поршня S=0,12 м, средняя скорость поршня с_м =8,4 м/с и механический КПД _м =0,78. Ответ: N_e =62,4 кВт; N_м= 17,6 кВт.

51. Определить среднее индикаторное давление и индикаторную мощность шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если диаметр цилиндра D=0,15, ход поршня S=0,18 м, частота вращения коленчатого вала n=1500 об/мин. Индицированием двигателя получена индикаторная диаграмма полезной площадью F=1,9510^-3 м², длиной l = 0,15 м при масштабе давлений m=0,610⁸ Па/м. Ответ: р_i=7,810⁵Па, N_i=186кВт.

52. Определить индикаторную мощность и мощность механических потерь четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если степень сжатия =17, полный объем цилиндра V_a=11.910^-4 м³, угловая скорость вращения коленчатого вала  =157 рад/с и механический КПД _м=0,81. Индицированием двигателя получена индикаторная диаграмма полезной площадью F = 1,810^-3 м², длиной l=0,2 м при масштабе давлений m=0,810⁸ Па/м. Ответ: N_i =40,3 кВт; N_м= 7,7 кВт.

53. Определить среднее эффективное давление и среднее давление механических потерь двухцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность N_e==18 кВт, диаметр цилиндра D = 0,105 м, ход поршня S=0,12 м, частота вращения ко­ленчатого вала n = 30 об/с и механический КПД_м=0,78. Ответ: р_е = 5,7710⁵ Па; р_м = 1,6310⁵ Па.

54. Определить эффективную мощность и механический КПД шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р_е=7,210⁵ Па, полный объем цилиндра V_a=7,910^-4 м³, объем камеры сгорания V_c= 6,910^-5 м³, частота вращения коленчатого вала n=37 об/с и мощность механических потерь N_м= 14,4 кВт. Ответ: N_е=57,6 кВт; N_м = 0,8 кВт.

55. Определить среднюю скорость поршня и степень сжатия четырехцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если эффективная мощность N_е=51,5 кВт, среднее эффективное давление р_е = 6,4510⁵ Па, ход поршня S=0,092 м, частота вращения коленчатого вала n=4000 об/мин и объем камеры сгорания V_c = 10^-4 м³. Ответ: с_м =12,3 м/с; =7,0.

56. Определить угловую скорость вращения коленчатого вала и степень сжатия шестицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если эффективная мощность N_e=66 кВт, среднее эффективное давление р_е=6,510⁵ Па, частота вращения коленчатого вала n=60 об/с и полный объем цилиндра V_а=6,6310^-4м³. Ответ: =377 рад/с;  = 6,7.

57. Определить индикаторную мощность и механический КПД восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=7,510⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,l м, ход поршня S=0,095, средняя скорость поршня с_м =9,5 м/с и мощность механических потерь N_м=23,5 кВт. Ответ: N_i=111,8 кВт; _м=0,79.

58. Определить литраж и удельный эффективный расход топлива шестицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если эффективная мощность N_e=52 кВт, среднее эффективное давление р_е = 6,410⁵ Па, угловая скорость вращения коленчатого вала =314 рад/с и расход топлива В = 3,810^-3 кг/с. Ответ: V_h=32,5.10^-4 м³; b_e=0,263 кг/(кВтч).

59. Определить расход топлива четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=6,810⁵ Па, частота вращения коленчатого вала n=25 об/с, степень сжатия =15, объем камеры сгорания V_c=2,510^-4 м³, механический КПД _м=0,84 и удельный эффективный расход топлива b_е=0,180 кг/(кВтч). Ответ: S=510^-3 кг/с.

60. Определить расход топлива шестицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее индикаторное давление р_i=810⁵ Па, диаметр цилиндра D=0,082 м, ход поршня S=0,11 м, средняя скорость поршня С_м=9,9 м/с, механический КПД _м =0,85 и удельный эффективный расход топлива b_е=0,276 кг/(кВтч). Ответ: В =4,0810^-3 кг/с.

61. Определить литровую мощность шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р_е=710⁵ Па, частота вращения коленчатого вала =35 об/с, степень сжатия  = 14,5 и. объем камеры сгорания V_с=2210^-5 м³. Ответ: N_л=12250 кВт/м³.

62. Д

    

    Рис. 6. К задаче 95

    ля указанной схемы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рассчитать термодинамические параметры состояния рабочей смеси: объем камеры сгорания в верхней и нижней мертвых точках (ВМТ, НМТ); степень сжатия (ε); давление в точках a, c, z, b; термический КПД; удельную работу цикла. На основе расчетных данных построить pv - диаграмму состояния. На рис. 6 показана схема поршневого ДВС с необходимыми для расчета геометрическими размерами, величины которых берутся из табл. 1.

Таблица 1 Исходные данные к задаче №95
Вид цикла		Отто		Дизеля		Сабатэ-Тринклера
Параметры цилиндра	а, мм	5	4	4	8	7	6
	b, мм	4	5	4	7	8	3
	S, мм	70	95	85	65	100	70
	D, мм	100	60	55	72	100	60
	k	1,3	1,4	1,4	1,35	1,35	1,4
	λ	2	3	-	-	2	2,5
	ρ	-	-	2	3	3	2