Вопросы.

1. Как влияет на термический КПД степень сжатия и степень расширения рабочего тела при сгорании?

Термический КПД цикла ДВС с изобарным подводом теплоты:

η_t = [1 - ]

С увеличением степени сжатия и степени расширения термический КПД цикла ДВС с изобарным подводом теплоты уменьшается.

2. Какие пути повышения термического КПД используются в ДВС?

Верхний предел ε ограничивается в дизелях быстрым увеличением давления. Применяют значения ε = 14~25. В результате совершенствования процессов смесеобразования и горения ρ уменьшается.

Задача №5. Водяной пар с начальным давлением Р₁ = 35 бар и начальной степенью сухости х₁ = 0,96 расширяется до давления Р₂ = 0,4 бар: а) по адиабате; б) по изотерме. Определить параметры: состояний 1 и 2, а также изменение внутренней энергии, работу и тепло процессов. Изобразить процессы в pv-, TS- и hs– диаграммах. Задачу решить, пользуясь hs-диаграммой. Результаты расчёта представить в таблице.

Решение:

Задачу решаем при помощи hs-диаграммы.

а) Расширение пара по адиабате.

Начальное состояние пара – точка 1 – на пресечении изобары Р₁ = 3,5 МПа и линии постоянной степени сухости х₁ = 0,96.

Параметры состояния в этой точке:

- энтальпия h₁ = 2725 кДж/кг;

- удельный объём v₁ = 0,052 м³/кг;

- энтропия s₁ = 5,9 кДж/(кг·К);

- температура t₁ = 242 ⁰С;

- давление Р₁ = 3,5 МПа;

-степень сухости х₁ = 0,96.

Конечное состояние – точка 2 – на пересечении линии постоянной энтропии s₂ = s₁ = 5,9 кДж/(кг·К) и изобары Р₂ = 0,04 МПа.

Параметры состояния в этой точке:

- энтальпия h₂ = 2050 кДж/кг;

- удельный объём v₂ = 3,7 м³/кг;

- энтропия s₂ = s₂ = 5,9 кДж/(кг·К);

- температура t₂ = 70 ⁰С;

- давление Р₂ = 0,04 МПа;

- степень сухости х₂ = 0,744.

Тепло процесса:

Так как процесс адиабатный, q= 0.

Изменение внутренней энергии:

∆u = (h₁ – P₁·v₁) – (h₂ – P₂·v₂) = (2725 – 3,5·10³·0,052)-(2050 – 0,04·10³·3,7) = =641 кДж/кг.

Работа процесса:

l = ∆u = 641 кДж/кг.

б) Расширение пара по изотерме.

Конечное состояние – точка 2 – на пересечении линии постоянной температуры t₂ = t₁ = 242 ⁰С и изобары Р₂ = 0,04 МПа.

Параметры состояния в этой точке:

- энтальпия h₂ = 2950 кДж/кг;

- удельный объём v₂ = 6 м³/кг;

- энтропия s₂ = 8,4 кДж/(кг·К);

- температура t₂ = t₁ = 242 ⁰С;

- давление Р₂ = 0,04 МПа.

Тепло процесса:

q = T· (S₂ – S₁) = (242+273) · (8,4– 5,9) = 1288 кДж/кг.

Изменение внутренней энергии:

∆u = (h₁ – P₁·v₁) – (h₂ – P₂·v₂) = (2725 – 3,5·10³·0,052)-(2950 – 0,04·10³·6) = =167 кДж/кг.

Работа процесса:

l = q - ∆u = 1288 – 167 = 1121 кДж/кг.

Результаты расчётов сведём в таблицу.

процесс	V1,м3/кг	V2,м3/кг	P1, МПа	P2, МПа	t1,0C	t2,0C	h1, кДж/кг	h2, кДж/кг
Адиабат- ный	0,052	3,7	3,5	0,04	242	70	2725	2050
Изотер-мический	0,052	6	3,5	0,04	242	242	2725	2950

процесс	S1, кДж/(кг·К)	S2, кДж/(кг·К)	q, кДж/кг	l, кДж/кг	∆u, кДж/кг	X1	X2
Адиабат- ный	5,9	5,9	0	644	641	0,96	0,744
Изотер-мический	5,9	8,4	1288	1121	167	0,96	-

Изображение процессов вpv-, TS-диаграммах.

1-2^* – адиабатное расширение

1-2 - изотермическое расширение