4. Проверка правильности вычислений параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла

Так как из уравнения состояния следует, что , то для всех точек цикла должно выполняться соотношение:

Дж/К;

Дж/К;

Дж/К;

Дж/К;

Дж/К;

Вычисления выполнены правильно.

Параметр	Значения параметра в характерной точке цикла
	a	c	y	z	b
Давление, 106 Па	0,083	4,31	9,051	9,051	0,344
Объём, 10-3 м3	3,6	0,206	0,206	0,2802	3,6
Температура, К	328	973,3	2043,93	2779,75	1359,4

5. Определение параметров идеализированного поршневого двс

В политропном сжатии a-c к рабочему телу из окружающей среды подводится энергия в механической форме. В этом процессе подводимая энергия затрачивается на повышение внутренней энергии рабочего тела при увеличении температуры, давления и при уменьшении объёма рабочего тела. Количество затраченной энергии определяется по формуле:

Дж

Знак «минус» в значении полученной механической работы указывает на то, что механическая энергия затрачивается на совершение термодинамического процесса.

В изохорном процессе c-y подвода энергии в тепловой форме из окружающей среды к рабочему телу механическая энергия не подводится и рабочее тело не совершает механическую работу. Это объясняется тем, что в этом процессе объём рабочего тела не изменяется.

В изобарном процессе y-z подвода энергии в тепловой форме из окружающей среды к рабочему телу происходит его расширение. Рабочее тело в этом процессе совершает механическую работу над окружающей средой.

Дж

Эту работу называют механической работой предварительного расширения. Положительное значение этой работы соответствует правилу знаков термодинамики.

В политропном расширении z-b рабочеe телo совершает механическую работу за счёт уменьшения своей внутренней энергии при уменьшении температуры, давления и при увеличении объёма рабочего тела. Работа рабочего тела в этом процессе рассчитывается по формуле:

Дж

Положительное значение полученной механической работы указывает на то, что механическая работа совершается рабочим телом над окружающей средой.

Механическая работа в изохорном процессе b-a не совершается:

Суммарная механическая работа, совершаемая рабочим телом в одном цилиндре за один цикл равна:

6. Среднее индикаторное давление рабочего тела в цикле

Этот параметр двигателя определяется по формуле:

Па

7. Индикаторная мощность двигателя

В соответствии с зависимостью для четырёхтактного двигателя получим значение его индикаторной мощности

кВт

8. Определение количества тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в цикле

8.1. Средние мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного сжатия a-c

Определим среднюю мольную теплоёмкость воздуха при постоянном объёме для двух диапазонов температур: 0 – T_a и 0 – T_c, где T_a и T_c – начальная и конечная температуры рабочего тела в процессе сжатия

Текущее значение температуры T_a = 328 К

T_k = 300 К

T_k1 = 400 К

Текущее значение температуры T_с = 973,3 К

T_k = 900 К

T_k1 = 1000 К

По зависимости определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе сжатия рабочего тела

По полученному значению средней мольной теплоёмкости при постоянном объёме из уравнения определяем средний показатель адиабаты в процессе сжатия

,

Определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном сжатии

Определим тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой:

Дж

Таким образом, в термодинамическом процессе политропного сжатия тепловая энергия отводится от рабочего тела в окружающую среду.

8.2 Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изохорном термодинамическом процессе c-y

Определим среднюю мольную теплоёмкость воздуха в диапазонах температур от 0 до T_c и от 0 до T_y.

Текущее значение температуры T_y = 2043,93 К

T_k = 2000 К

T_k1 = 2100 К

Тогда, подведенное к рабочему телу тепло из окружающей среды равно

Дж

Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изохорном процессе подвода тепла c-y определим из уравнения

8.3. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, подведенной к рабочему телу из окружающей среды в изобарном термодинамическом процессе y-z

Определим среднюю мольную изобарную теплоёмкость рабочего тела в диапазонах температур от 0 до T_y и от 0 до T_z.

Текущее значение температуры T_y = 2043,93 К

T_k = 2000 К

T_k1 = 2100 К

Текущее значение температуры T_z = 2779,75 К

T_k = 2700 К

T_k1 = 2800 К

Дж

Среднюю мольную теплоёмкость рабочего тела в изобарном термодинамическом процессе y-z определим из уравнения

8.4. Средние мольные теплоёмкости воздуха и обмен тепловой энергией между рабочим телом и окружающей средой в процессе политропного расширения z-b рабочего тела

Определим среднюю мольную изохорную теплоёмкость воздуха для двух диапазонов температур: от 0 до T_z и от 0 до T_b.

Текущее значение температуры T_z = 2779,75 К

T_k = 2700 К

T_k1 = 2800 К

Текущее значение температуры T_b = 1359,4 К

T_k = 1300 К

T_k1 = 1400 К

Определим среднюю мольную теплоёмкость при постоянном объёме в процессе расширения рабочего тела

Определим средний показатель адиабаты в процессе расширения:

Определяем среднюю мольную теплоёмкость в политропном расширении:

Определяем тепловую энергию, которой рабочее тело обменивается с окружающей средой

Дж

8.5. Средние мольные теплоёмкости воздуха и количество тепловой энергии, отведенной от рабочего тела в окружающую среду в изохорном термодинамическом процессе b-a

Значения средней мольной теплоёмкости рабочего тела в диапазонах температур 0 – T_b и 0 – T_c:

и .

Рассчитаем отведенное от рабочего тела тепло в изохорном процессе b-a по зависимости

Дж

Средняя мольная изохорная теплоёмкость рабочего тела в процессе отвода тепла получим: