РГР / ргр 2 вар 30иии

1. Задание

Наименование цикла тепловой машины – ДВС со смешанным подводом тепла

p₁ = 0.15 МПа

t₁ = 60°C =333

ε = 14.0

λ = 1.9

ρ = 1.45

Рабочее тело – воздух, для которой с_p= 1 кДж/(кг·К), c_v=0.713 кДж/(кг·К), R=287 Дж/(кг·К), к=1,4

2. Принципиальная ДВС схема и его характеристики

Рисунок 2.1 –Принципиальная схема ДВС

Принципиальная схема ДВС представлена на рисунке 2.1. Основным элементом любого поршневого двигателя является цилиндр 4 с поршнем 5, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с внешним потребителем работы. Цилиндр монтируется на верхней части картера 1, а сверху закрыт крышкой, в которой установлены впускной 2 и выпускной 3 клапаны и электрическая свеча зажигания или форсунка. В зарубашенном пространстве цилиндра и его головки циркулирует охлаждающая жидкость.

Двигатели со смешанным сгоранием топлива (бескомпрессорные дизели). В таких двигателях жидкое топливо, сжатое насосом до давлений порядка 30-40 МПа, подается на форсунку, по средством которой оно в мелкораспыленном виде вводится в цилиндр.

Топливо, попадая в среду предварительно сжатого в цилиндре воздуха, нагретого в процессе сжатия до температуры, превышающей температуру воспламенения топлива, сгорает по мере ввода его в цилиндр сначала (почти) при ν = const, а затем (почти) при p=const. Как показывают расчеты, максимальное значение термического КПД данного цикла достигает 68%.

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

Рисунок 3.1- цикл тепловой машины - ДВС со смешанным подводом тепла

Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов:

1-2 – адиабатный процесс сжатия РТ (в цилиндре ДВС ), ;

2-2' – изохорный подвод теплоты, V=const;

2'-3 – изобарный подвод теплоты, p=const;

3-4 – процесс адиабатного расширения РТ (в цилиндре ДВС ), ;

4-1 – изохорный отвод теплоты (в ДВС), V=const;

Обозначим некоторые характеристические параметры цикла:

- степень сжатия в процессе 1-2;

- степень повышения давления при подводе теплоты q'₁ в процессе v=const;

- степень предварительного расширения РТ при подводе

теплоты q''₁;

- 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, вычислим значения температур в характерных точках:

;

;

T₂' = T₂·λ = 957·1,9=1818.3K

.

Рассмотрим последовательно процессы цикла и используя основные соотношения между параметрами в этих процессах, выразим давления в характерных точках цикла через минимальное давление p₁ в начале процесса сжатия 1-2:

p'₂ = p₂·λ

p₃ = p'₂

Тогда с учетом того, что p₁=0.15 · 10⁶ Па, а β_c=ε^k = 14^1.4, получим:

Уравнение состояния газа имеет вид:

Выразив из этого уравнения объем, получим:

Подставив известные значения давлений и температур в характерных точках, найдем удельные объемы:

;

;

;

.

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

Подведенная теплота

;

Отведенная теплота

.

Изменение внутренней энергии

Изменение энтропии

ΔS_2-2’= C_v ^.ln(T_2’ / T₂);

ΔS_2-2’= 0.713 ^.ln(1818.3/ 957)=0.444 кДж/(кг^.К);

ΔS_2‘-3= C_р ^.ln(T₃ / T_2‘);

ΔS_2‘-3= 0.713 ^.ln(2636.5 / 1818.3)=0.264 кДж/(кг^.К);

Суммарное изменение энтропии в процессах 2-2’ и 2’-3:

ΔS_2-3= ΔS_2-2’+ ΔS_2-3;

ΔS_2-3=0,444+0,264=0,708 кДж/(кг^.К).

ΔS_4-1=- ΔS_2-3;

ΔS_4-1=0,708 кДж/(кг^.К).

Полезная работа

Степень расширения определим по формуле:

β=V₄ / V₃;

β=0,64 / 0,066=9,7.

5. Определение термического КПД цикла

Определим коэффициент А:

;

A=1.04

Определим термический КПД:

;

Подставив значения, получим:

;

С другой стороны:

.

Сравним это значение с полученным ранее значением. Видим, что они совпадают.

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

Список используемой 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.