РГР / ргр 1 ДИМА
.DOCСОДЕРЖАНИЕ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Таблица 1 – Вариант задания расчетно-графической работы
Наименование цикла тепловой машины |
Начальные параметры рабочего тела |
|||
p1, МПа |
t1, ºC |
|||
ДВС с подводом теплоты при v=const |
0,12 |
35 |
7,5 |
2,5 |
Рабочее тело – смесь газов (продуктов сгорания), для которой , , ,
1 Принципиальная схема и краткая характеристика теплового двигателя
В качестве преобразователей тепловой энергии в механическую работу широкое применение получили двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и газотурбинные двигатели (ГТД). Рабочим телом в таких двигателях является смесь воздуха с продуктами сгорания топлива (обычно жидкого или газообразного). В ГТД горение топлива происходит в камере сгорания, а затем газы направляются на лопатки рабочих колес турбины. Конструктивные особенности и возможные способы сжигания топлива в ДВС и ГТД сводят варианты процессов подвода и отвода тепла к двум: изохорному и изобарному.
2 Изображение цикла в координатах p-V и T-s и определение удельного объема, давления и температуры в характерных точках цикла
Обобщенный цикл газовых двигателей в системах координат p-V и T-s показан на рисунке 2.
Рисунок 2 – Обобщенный цикл газовых двигателей
Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:
1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в цилиндре ДВС или в компрессоре ГТД), ;
2-2' – изохорный подвод теплоты, V=const;
2'-3 – изобарный подвод теплоты, p=const;
3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в цилиндре ДВС или в каналах проточной части турбины), ;
4-4' – изохорный отвод теплоты (в ДВС), V=const;
4'-1 – изобарный отвод теплоты (в турбинах и реактивных двигателях), p=const.
Т.к. по условию на расчетно-графическую работу, наименование цикла тепловой машины – ДВС с подводом теплоты при v=const, то процессы 2'-3 и 4'-1 будут отсутствовать. Цикл ДВС изображен на рисунке 3.
Рисунок 3 – Цикл ДВС с подводом теплоты при v=const
Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:
1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в цилиндре ДВС) , ;
2-3 – изохорный подвод теплоты, v=const;
3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в цилиндре ДВС), ;
4-1 – изохорный отвод теплоты , v=const.
Обозначим некоторые характеристические параметры цикла:
- степень сжатия в процессе 1-2;
- степень повышения давления при подводе теплоты q1;
- степень расширения РТ в процессе 3-4;
Рассмотрим последовательно процессы цикла и используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, выразим температуры в характерных точках цикла через минимальную температуру T1 в начале процесса сжатия 1-2:
;
;
.
Подставим значение известной температуры T1, и с учетом того, что вычислим значения температур в характерных точках:
;
;
;
.
Рассмотрим последовательно процессы цикла и, используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, определим давления и удельные объёмы в характерных точках цикла :
так как и , значит
Тогда получим:
.
Уравнение состояния газа имеет вид:
Выразив из этого уравнения объем, получим:
;
;
;
.
;
.
3 Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы
Определим количество подводимой и отводимой теплоты при условии постоянной теплоемкости РТ в процессе v=const (сv):
;
.
Определим изменение внутренней энергии в процессах цикла:
Δu1-2 =;
Δu2-3 =;
Δu3-4 = ;
Δu4-1= .
Определим изменение энтропии в процессах цикла:
Δs1-2=0;
Δs2-3=;
Δs3-4=0;
Δs4-1=;
Определение полезной работы:
4 Определение коэффициента А и термического КПД цикла
Для ДВС с подводом тепла q1 при v=const А=1.
Определим термический КПД для ДВС с подводом тепла q1 при v=const:
;
Подставив значения, получим:
;
С другой стороны:
.
Сравним это значение с полученным ранее значением. Видим, что они совпадают.
5 Построение цикла в масштабе в системах координат p-V и T-s
ЛИТЕРАТУРА
1. Расчетно-графические работы по теплотехнике (Методические указания для студентов вузов железнодорожного транспорта). Часть 1, под общей редакцией д.т.н. В.В. Харитонова: Гомель – 1986;
2.