МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

Кафедра «Тепловозы и тепловозные двигатели»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

По дисциплине: «Теплотехника»

«РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЦИКЛА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ»

Вариант №52

Выполнила Проверил

студентка группы МЭ-31 преподаватель

Петрушкевич Н.В. Мыслик

2002

Содержание

Введение…………………………………………………………………

1 Задание…………………………………………………………………..

2 Принципиальная схема ДВС и его характеристика…………………..

3 Изображение цикла в координатах p-v и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла…………….

4 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы…………

5 Определение термического к.п.д. цикла ……………………………

6 Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s……..

Список использованной литературы……………………………………

1 ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

Таблица 1 – Таблица исходных данных

Наименование цикла тепловой машины	р1, МПа	t1, С			Ср, кДж кгК	Сv, кДж кгК	R, Дж кгК	к
Двигатель внутреннего сгорания с подводом теплоты при v=const	0,12	35	8	2,05	1,16	0,86	301	1,36

Объем выполняемой работы

В расчетно-графической работе предусматривается выполнение следующего объема работ:

1. Показать принципиальную схему и дать краткую характеристику теплового двигателя.

2. Изобразить цикл в координатах p-v и T-s и определить удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.

3. Определить изменение в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенную и отведенную теплоту, полезную работу.

4. Определить термический к.п.д. цикла по формуле:

_t=1- (А/ ^k-1); (1.1)

где  - степень сжатия;

k – показатель адиабаты;

Полученное значение к.п.д. сравнить со значением, определенным по формуле:

_t=1-(q₂/q₁); (1.2)

где q₁ – затраченная теплота;

q₂ – полезно использованная теплота;

они должны быть одинаковы.

5. Построение цикла двигателя.

2 Принципиальная схема и характеристика теплового двигателя

Горячий источник

теплоты Т₁

q₁

Рабочее

тело

q₂

Холодный источник

теплоты Т₂

Рисунок 1 - Принципиальная схема теплового двигателя внутреннего сгорания с подачей тепла при v=const

Краткая характеристика двигателя внутреннего сгорания:

Все тепловые двигатели должны иметь горячий источник теплоты, рабочее тело, совершающее замкнутый процесс – цикл , и холодный источник теплоты . Практически в существующих тепловых двигателях горячими источниками служат химические реакции сжигания топлива или внутриядерные реакции , а в качестве холодного источника используется окружающая среда – атмосфера . В качестве рабочих тел принимаются газы или пары .

3. Изображения циклов в координатах p-v и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла:

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

1-2 – адиабатный процесс сжатия рабочего тела , PV^k=const;

2-3 – изохорный подвод теплоты, v=const;

3-4 – адиабатный процесс расширения рабочего тела;

4-1 – изохорный отвода теплоты.

Определение параметров в характерных точках цикла:

Точка 1

Удельный объем находим из характеристического уравнения

₁=(RT₁)/p₁; (3.1)

где R – универсальная газовая постоянная;

T₁ – начальная температура;

P₁ – давление газа в начале цикла;

₁=(301313)/0,1310 ⁶=0,72 м³/кг

Точка 2

Найдем температуру в точке по формуле:

Т₂=Т₁ ^к-1; (3.2)

тогда

Т₂=3138 ^1,36-1=661,69К.

Так как степень сжатия =₁/₂=8, то

₂=₁/; (3.3)

₂=0,72/8=0,09 м³/кг.

Давление P₂ находим из выражения

; (3.4)

P₂ МПа

S₁=S₂=const

; (3.5)

где C_p – теплоёмкость рабочего тела при постоянном давлении;

S₁ – энтропия в точке 1;

Точка 3

Удельный объем ₃=₂=0,09 м³/кг.

р₃=р₂; (3.6)

где  - степень повышения давления;

р₃=2,052,19=4,4895 МПа

Т₃=Т₂; (3.7)

Т₃=661,692,05=1356,465 К

Точка 4

Температура в конце адиабатного процесса

T₄/T₃=(₃/₄)^к-1; (3.8)

откуда

T₄= 1356,465·(0,09/0,72)^0,36=641,65 K.

Удельный объём: ₄=₁=0,72 м³/кг.

Давление в конце адиабатного расширения

.

S₄=S₃=1,39кДж/(кгК).

4. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы:

Количество теплоты подведенной к рабочему телу

q₁=C_(T₃-T₂); (4.1)

q₁=0,86(1356,465-661,69)=597,51 кДж/кг

Количество теплоты отведенной от рабочего тела

q₂=C_p(T₄-T₁); (4.2)

q₂=0,86(313-641,65)=-282,639 кДж/кг

Работа цикла

l=q₁-q₂; (4.3)

l =597,51-(-282,639)=880,149 кДж/кг

Изменение энтропии:

1-2: s=0;

2-3: s₂-s₃=C_ln(T₃/T₂); (4.4)

s₂-s₃=0,86ln(1356,465/661,69)=0,617 кДж/(кгК)

3-4: s=0;

4-1: s₄-s₁= C_ln(T₄/T₁); (4.5)

s₄-s₁= 0,86ln(313/641,65)=-0,617 кДж/(кгК)

Изменение внутренней энергии:

1-2: U_1-2= R/(k-1)(T₂-T₁); (4.6)

U_1-2= 301/(1,36-1)661,69-313 =291,54 кДж/кг

2-3: U_2-3=C_(T₃-T₂); (4.7)

U_2-3=0,86(1356,465-661,69)=597,51 кДж/кг

3-4: U_3-4 = R/(k-1) (T₄-T₃); (4.8)

U_3-4 =301/(1,36-1) ×(641,65-1356,465)= -597,665 кДж/кг

4-1: U_4-1=C_(T₄-T₁); (4.9)

U_4-1=0,86·(313-641,65)=-282,639 кДж/кг

5. Определим термический к.п.д. цикла

_t=1 – (А/ ^k-1); (5.1)

А=; (5.2)

=(₃/₂)=0,09/0,09=1;

=(₄/₃)=0,72/0,09=8;

А=

_t=1 –(1/ ^k-1)=1-(1/8^0,36)=0,52

_t=1 – (q₂/q₁); (5.3)

_t =1 – (282,639/597,51)=0,52.

Сравнивая к.п.д рассчитанные по разным формулам видим, что они равны.

6. Построение цикла в масштабе в системах координат p-v и T-s

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Расчетно-графические работы по теплотехники/Методические указания. Часть 1. Гомель: БелИИЖТ, 1986. 31с.

2. О.М. Рабинович. Сборник задач по технической термодинамике. М.: Машиностроение, 1973. 342с.

3.Теплотехника/ Под ред. А.П. Баскакова. М.: Высшая школа, 1991. 250с.

8