РГР / ргр 1 ДИМА

СОДЕРЖАНИЕ

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 (с_v):

;

.

Определим изменение внутренней энергии в процессах цикла:

Δu_1-2 =;

Δu_2-3 =;

Δu_3-4 = ;

Δu_4-1= .

Определим изменение энтропии в процессах цикла:

Δs_1-2=0;

Δs_2-3=;

Δs_3-4=0;

Δs_4-1=;

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.