Термодинамический анализ идеализированного цикла
Термодинамический анализ идеализированного цикла
поршневого двигателя внутреннего сгорания.
Содержание
1.Определение количества работы тела, участвующего в осуществлении цикла…………………………………………………………………………………………………………….
2.Определение значений параметров состояния рабочего тела в характерных
точках цикла…………………………………………………………………………………………………
3. Проверка правильности выполненных вычислений. Для всех характерных точек цикла должно выполняться условие…………………………………………………
4. Определение параметров идеализированного поршневого ДВС………….
5. Среднее индикаторное давление рабочего тела в цикле………………………
6.Индикаторная мощность двигателя…………………………………………………………
7.Определение количества тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в цикле…………………………………………………………………………………………………………….
8. Определение количества тепловой энергии, которым обменивается рабочее тело со стенками в политропических процессах сжатия а-с и расширения z-b6…………………………………………………………………………………………..
9. Суммарное количество тепловой энергии, подводимой к рабочему телу в цикле…………………………………………………………………………………………………………….
10. Количество тепловой энергии, преобразованной в механическую форму……………………………………………………………………………………………………………
11.Результирующая работа цикла равна ……………………………………………….
12. Погрешность вычислений результирующей работы цикла………………….
13. Термический КПД цикла………………………………………………………………………..
14. Изменение энтропии рабочего тела в процессах цикла……………………….
15. Проверка правильности вычислений…………………………………………………….
16. Построение энтропийной (тепловой) диаграммы………………………………….
17. Постороение энтропийной (рабочей) диаграммы………………………………….
18. Список литературы…………………………………………………………………………………..
ЭТМ-21
Лист
Изм
Лист
№ докум
Подп.
Дата
Расчет идеализированного цикла поршневого ДВС 1. Исходные данные: · Рабочее тело-воздух; · p= 0.089 МПа – начальное (исходное) давление рабочего тела (точка а; рис. 2.2); · · · · · · · · · i= 16 — число цилиндров в двигателе; · · R= 8.314 Дж/(моль |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
2.Определение количества рабочего тела, участвующего в осуществлении цикла:
3.Определение значений параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла: 3.1. Значения параметров состояния рабочего тела в точке с (в конце процесса сжатия а-с):
3.3 Значение параметров состояния рабочего тела в точке z ( в конце изобарного процесса подвода тепловой энергии y-z): |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
3.4.Значения параметров состояния рабочего тела в точке b ( в конце политропического процесса расширения рабочего тела z-b):
4. Проверка правильности выполненных вычислений. Для всех характерных точек цикла должно выполняться условие: Вычисления произведены правильно.
|
|||||||||||||||||||||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
||||||||||||||||||||||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
5.Определение параметров идеализированного поршневого ДВС: В процессе сжатия а-с затрачивается энергия в механической форме. Количество затрачиваемой механической энергии определяется по формуле: Знак «минус» указывает на то, что в процессе сжатия механическая энергия затрачивается. В процессе y-z рабочим телом совершается положительная работа. Рабочее тело расширяется при постоянном давлении(изобарный процесс). Эта работа определяется по формуле: В политропном процессе z-b рабочим телом совершается положительная работа, равная Суммарная работа, совершаемая рабочим телом в одном цилиндре двигателя, определяется по формуле:
6.Среднее (условное) индикаторное давление рабочего тела в цикле: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
7.Индикаторная мощность двигателя: 8.Определение количества тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в цикле. Тепловая энергия к рабочему телу проводится в процессах c-y и y-z. В процессе b-a тепловая энергия отводится от рабочего тела. Для определения количества подводимой к рабочему телу в данном процессе тепловой энергии необходимо знать среднее значение теплоемкости воздуха в требуемых интервалах температур. Для этого выполним предварительные расчеты. 8.1. Среднее значение молярной изохорной теплоемкости воздуха в интервале температур от 0 до Текущее значение температуры
8.2.Среднее значениемолярной изохорной теплоемкости воздуха в интервале температур от 0 до |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
8.3. Среднее значение молярной изохорной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от
8.4. Количество тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в процессе c-y: 8.5.Количество тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в процессе y-z: 8.5.1. Среднее значение изобарной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 0 до Текущее значение температуру
8.5.2. Среднее значение молярной изобарной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 0 до Текущее значение температуры
8.5.3. Среднее значение молярной изобарной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от
8.5.4. Количество тепловой энергии, подводимой к рабочему телу в изобарном процессе y-z: 8.5.5. Суммарное количество тепловой энергии, сообщаемой рабочему телу в процессах c-y и y-z:
8.6.Определение количества тепловой энергии, отводимой от рабочего тела в изохорном процессе b-a: 8.6.1. Определение среднего значения молярной изохорной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 0 до Текущее значение температуры |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
8.6.2. Определение среднего значения молярной изохорной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 0 до Текущее значение температуры
8.6.3. Определение среднего значения молярной изохорной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 8.6.4. Количество тепловой энергии, отводимой в изохорном процессе b-a: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
9. Определение количества тепловой энергии, которым обменивается рабочее тело со стенками в политропических процессах сжатия a-c и расширения z-b: 9.1. Среднее значение молярной теплоемкости рабочего тела в интервале температур от 9.2. Среднее значение показателя адиабаты сжатия 9.3. количество тепловой энергии, которым обменивается рабочее тело и стенки цилиндра в политропическом процессе сжатия a-c: 9.4. Среднее значение молярной теплоемкости рабочего тела в политропном процессе расширения z-b: Текущее значение температуры
|
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
9.5. Среднее значение показателя адиабаты 9.6. Количество тепловой энергии. Которым обмениваются рабочее тело и стенки цилиндра в политропическом процессе расширения z-b: 10.Суммарное количество тепловой энергии, подводимой к рабочему телу в цикле:
11. Количество тепловой энергии, преобразованной в механическую форму(работу): 𝚺Q= 12. Результирующая работа цикла
13. Погрешность вычислений результирующей работы цикла:
14. Термический КПД цикла: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
15.Изменение энтропии рабочего тела в процессах цикла: 15.1. Изменение энтропии рабочего тела в процессе политропического сжатия а-с: 15.2. Изменение энтропии рабочего тела в изохорном процессе с-у: 15.3.Изменение энтропии рабочего тела в изобарном процессе y-z: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
15.4. Изменение энтропии рабочего тела в процессе политропического расширения z-b: 15.4. Изменение энтропии рабочего тела в изохорном процессе b-a: 16. Проверка правильности вычислений: 16.1. Суммарное изменение энтропии: 16.2. Погрешность вычислений : Погрешность составляет -43,9% .
|
||||||||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||||||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
17. Построение энтропийной (тепловой) диаграммы: 17.1. Определение параметров рабочего тела в промежуточных точках(рис.2.3): 17.1.1.Параметры рабочего тела в точке 1:
17.1.2. Параметры рабочего тела в точке 2:
17.1.3. Параметры рабочего тела в точке 3:
17.2.Смещение точек цикла на энтропийной (тепловой) диаграмме:
|
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
18.Построение индикаторной (рабочей) диаграммы цикла: Максимальный объем рабочего тела равен Длину основания диаграммы(вдоль оси объемов) выберем равной Н=115мм. Тогда масштаб диаграммы вдоль оси объемов равен: Так как в рассматривоемом цикле максимальное давление рабочего тела (воздуха) равно 1.Определим ординату точки а: 2.Определим ординаты точки с: 3.Определим координаты точки y: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
4.Определим координаты точки z: 5.Определим координаты точки b: Для политропы сжатия a-c запишем:
Прооизведение Зададим промежуточные значения объема рабочего тела:
Подставляя эти значения в выражение (1), получим:
Определим ординаты точки 1: Определим координаты точки 2: Определим координаты точки 3: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
Для политропы z-b запишем:
Зададим промежуточные значения объема рабочего тела:
Подставляя эти значения в выражение (2), получим :
Определим ординаты точки 4: Определим координаты точки 5: Определим координаты точки 6: |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |
Список использованной литературы 1. Прокопенко Н. И. Термодинамический расчет идеализированного цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания. Лабаратория изданий, 2010.-143с. 2. Двигатели внутреннего сгорания. Динамика и конструктирование: Учеб/В. Н. Луканин, И. В. Алексеев и др., Учебник для вузов – 4-е издание, 2009, 400с. 3. Теплотехника: Учебник для вузов / А. П. Бастраков, Б. В. Берг и др., 2-е издание, перераб. Энергоатом издт. 1991-224с. |
||||||
ЭТМ-21 |
Лист |
|||||
Изм |
Лист |
№ докум |
Подп. |
Дата |