МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автомобильно-транспортный

Кафедра транспортных систем

Расчетно- графическая работа № 1

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ЦИКЛА

КР49.02.00.000

Работу выполнил студент группы 1-ТТП-2

М. А. Анисимова____________

Курсовая работа

защищена с оценкой

Руководитель кан. техн. наук

доцент В. Н. Степанов

2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………3

1. Содержание задания……………………………………………………4

2. Значения исходных данных для задания………………………..5

3. Расчетные формулы...................................................................6

4. Расчет параметров рабочего тела в циклах…………………….9

   1. в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме……….9

   2. в цикле с подводом теплоты при постоянном объеме и затем

при постоянном давлении………………………………..……………..10

Заключение……………………………………………………………….….11

Список литературы……………………………………………………..…12

ПЕРЕЧЕНЬ ИЛЛЮСТРАЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Лист 1. Диаграммы для термодинамических циклов

ВВЕДЕНИЕ

Владение методикой расчета термодинамических циклов позволяет оценить значения показателей автомобильного двигателя и делать выводы о их совершенности. Следовательно, появляется возможность обоснованно подходить к выбору транспортных средств для осуществления перевозной деятельности.

Для углубления и закрепления знаний о циклах двигателей внутреннего сгорания, а также получения практических навыков расчета и построения диаграмм этих циклов в виде самостоятельной работы выполняется задание № 1.

1. Содержание задания

Расчет параметров рабочего тела в характерных точках термодинамических циклов : а – с подводом теплоты при постоянном объеме (V=const); б – с подводом теплоты при постоянном объеме (V = const) и затем при постоянном давлении (p = const).

В задании №1 требуется на основании исходных данных второго варианта (табл. 1 и 2) выполнить расчет температур (T_a ,Т_с, Т_у, Т_z , T_b) и давлений (p_a, p_c, p_y, p_z, p_b) рабочего тела в характерных точках термо-динамического цикла, а также рассчитать значение термического КПД (μ_t) и среднего давления цикла (p_m). При выполнении рссчета принять T_a =Т₀ ; p_a= p_{0 .}

На основании результатов расчета построить графически:

- цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (V=const);

- цикл с подводом теплоты при опстоянном объеме (V=const) и затем при постоянном давлении (p=const).

Используя результаты расчетов и построенные графические изображения циклов объяснить, в чем заключается сходство этих термодинамических циклов с действительными циклами бензиновых и дизельных двигателей.

2. Значения исходных значений для задания

Таблица 1 – Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (V=const)

Исходные данные	Значения исходных данных
Давление окр. среды (p0), МПа	0,1
Температура окр. среды (Т0), К	280
Степень сжатия (ɛ)	6,5
Степень повышения давления (λ)	4,2
Степень предварительного расширения (ρ)	1,0
Степень последующего расширения (δ)	6,5
Показатель адиабаты (k)	1,41

Таблица 2 – Цикл с подводом теплоты при опстоянном объеме (V=const) и затем при постоянном давлении (p=const)

Исходные данные	Значения исходных данных
Давление окр. среды (p0), МПа	0,1
Температура окр. среды (Т0), К	280
Степень сжатия (ɛ)	15,5
Степень повышения давления (λ)	1,9
Степень предварительного расширения (ρ)	1,10
Степень последующего расширения (δ)	14,1
Показатель адиабаты (k)	1,41

3. Расчетные формулы

Т_с = T_a (V_a / V_c) ^k-1 = T_a ɛ ^k-1 (1)

где Т_с – температура рабочего тела в точке c

T_a – температура рабочего тела в точке a

V_a – объем рабочего тела в точке a

V_c – объем рабочего тела в точке c

k – показатель адиабаты

ɛ - степень сжатия

Т_у = Т_с (p_z / p_c) = T_a λ ɛ ^k-1 (2)

где T_y – температура рабочего тела в точке y

Т_с – температура рабочего тела в точке c

p_z – объем рабочего тела в точке z

p_c – объем рабочего тела в точке c

k – показатель адиабаты

λ – степень повышения давления

ɛ - степень сжатия

Т_z = Т_у (V_z / V_c) = T_a λ ρ ɛ ^k-1 (3)

где Т_z – температура рабочего тела в точке z

V_z – объем рабочего тела в точке z

ρ – степень предварительного расширения

T_b = Т_z (V_z / V_b) ^k-1 = Т_z (V_z / V_a) ^k-1 = T_a λ ρ ^k (4)

где Т_b – температура рабочего тела в точке b

V_b – объем рабочего тела в точке b.

Для построения кривых сжатия и расширения по оси абсцисс откла-

дывается в произвольном масштабе отрезок V_a, соответствующий полному объему цилиндра . Зная значение степени сжатия ɛ, находим объем камеры сгорания : V_c = V_a / ɛ . С учетом принятого масштаба этот отрезок откладывается на графике, (см. лист 1).

В соответствии с уравнением адиабаты для кривой сжатия можно записать

p_aV_a^k = p_cV_c ^k = p_xV_x ^k (5)

Из зависимости (1.5) получаем выражения для давления в конце процесса сжатия

p_c = p_a(V_a / V_c) ^k = p_a ɛ ^k (6)

и соответственно для давления над поршнем при произвольном его положении

p_x = p_a(V_a / V_x)^k = p_a ɛ_x ^k , (7)

где ɛ_x – текущая степень сжатия рабочего тела в цилиндре.

Чтобы получить выражения для расчета температуры рабочего тела при произвольном положении поршня, запишем уравнения сосотояния для точек а, с и х .

p_aV_a = M_aRT_a (8)

p_cV_c = M_cRT_c (9)

p_xV_x = M_xRT_x (10)

Поскольку в термодинамическом цикле утечки заряда через кольцевое уплотнение поршня отсутствуют, то можно записать, что M_a = M_c = M_x . Тогда, поделив выражение (1.9) на выражение (1.8), получим

Т_с = T_a (p_c / p_a)(V_c /V_a). (11)

Так как p_c / p_a = (V_а /V_с)^k = ɛ^k и V_c /V_a = 1/ɛ, то для температуры рабочего тела в конце процесса сжатия окончательно получаем выражение

Т_с = T_a ɛ ^k-1. (12)

По аналогии, поделив выражение (1.10) на выражение (1.8), для температуры, соответствующей произвольному положению поршня ,получим

T_x = T_a ɛ_x ^k-1 (13)

Построение кривой расширения выполняется по аналогии с кривой сжатия. Для расчета давлений, соответствующих кривой расширения, использзуются приведенные ниже формулы.

В соответствии с уравнением адиабаты для кривой расширения, можно записать

p_zV_z^k = p_bV_b ^k = p_xV_x ^k (14)

Из зависимости (1.14) получаем выражения для давления в конце процесса расширения

p_b = p_z /(V_b/V_z) ^k = p_z/ δ ^k , (15)

где δ – степень последующего расширения рабочего тела.

Соответственно для давления над поршнем при произвольном его положении в процессе расширения получаем :

p_x = p_y(V_x/V_y) ^k = p_z/ δ_х ^k, (16)

где δ_х – степень последующего расширения рабочего тела при произвольном положении поршня.