Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А.




Скачать 409.48 Kb.
НазваниеМетодические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А.
страница3/3
Дата публикации16.06.2013
Размер409.48 Kb.
ТипМетодические указания
www.lit-yaz.ru > Спорт > Методические указания
1   2   3

Пример выполнения контрольной работы


Задача 3 (Вариант 99).

^ Содержание задачи

Провести расчет теоретического термодинамического цикла поршневого ДВС со смешанным подводом теплоты, который задан следующими параметрами:

давление в конце процесса всасывания р1 = 105 Па;

температура в конце процесса всасывания Т1 = 15 °С;

степень сжатия ε = 17,5;

степень предварительного расширения ρ = 1,41;

степень повышения давления λ = 1,27.

В качестве рабочего тела принимать 1 кг сухого воздуха. Удельная газовая постоянная ^ R = 286,4 Дж/кг·К. Удельная теплоемкость воздуха Сv = 0,72 кДж/кг·К.

Определить параметры состояния рабочего тела p, V, T в характерных точках цикла; работу, производимую за цикл lц; полезно использованную теплоту цикла qц; термический КПД цикла ηt; термический КПД цикла Карно ηtk. Построить в масштабе pV- и TS-диаграммы цикла.
Краткое описание цикла

Для анализа задан цикл поршневого ДВС со смешанным подводом тепла, который является комбинацией циклов с подводом теплоты при V= const и р= const. Данный цикл реализуется в современных быстроходных дизельных двигателях.

На рис. 1.3 приведена идеализированная pV диаграмма, наглядно отображающая основные процессы такого цикла.

Во время хода всасывания (на диаграмме не показан) атмосферный воздух, проходя через систему фильтров и открытый всасывающий клапан, засасывается в цилиндр двигателя. В конце всасывания (точка 1 на диаграмме) всасывающий клапан закрывается. По мере перемещения поршня к верхней мертвой точке (ВМТ) происходит адиабатное сжатие воздуха с параметрами p1, V1, Т1 в цилиндре (процесс 1 –2) до параметров p2, V2, Т2. Температура воздуха к концу сжатия (точка 2) Т2 выше температуры воспламенения топлива. Поэтому дизельное топливо, которое впрыскивается в цилиндр под большим давлением через специальную форсунку в мелкодисперсном виде, очень быстро испаряется и самовоспламеняется. Первые порции (меньшая часть топлива) при этом сгорают практически мгновенно (процесс 2–3) при V = const, при этом к рабочему телу подводится теплота . Последующие порции топлива сгорают по мере их попадания в цилиндр во время перемещения поршня от ВМТ при р= const (процесс ), при этом к рабочему телу подводится теплота . Дальнейшее адиабатное расширение продуктов сгорания (процесс ^ 4–5), обеспечивает рабочий ход поршня, по окончании которого происходит изохорный процесс отвода тепла q2 (процесс 5–1).
Расчет цикла ДВС

I. Определение параметров рабочего тела в характерных точках цикла

1) Процесс 1-2 - адиабатное сжатие. Уравнение адиабаты идеального газа

(1)

а)параметры в точке 1- начале адиабатного сжатия

давление р1=105 Па;

температура Т1=15°С=288 К;

начальный удельный объем ^ V1 находим, воспользовавшись уравнением состояния для 1 кг идеального газа (уравнение Клайперона):

(2)

откуда получаем



б)параметры в точке 2 – конце сжатия

Удельный объем V2 определим из уравнения для степени сжатия

,

Используя соотношения между параметрами состояния рабочего тела в начале и конце адиабатного процесса, полученные из уравнений (1) и (2),



определим давление :



откуда получаем

;

определим температуру T2:



откуда получаем



Выполним проверку:

из уравнения (2) получаем



2) Процесс 2-3 – изохорный подвод теплоты. Уравнение изохоры идеального газа

(3)

в) параметры в точке 3 – конце подвода теплоты при постоянном объеме

удельный объем

давление определим из уравнения степени повышения давления



откуда получаем



температуру T2 определим из уравнения изохоры:



откуда получаем



Выполним проверку:

из уравнения (2) получаем



3) Процесс 3-4 – изобарный подвод теплоты. Уравнение изобары идеального газа

(4)

г) в точке 4 – конце изобарного подвода теплоты при постоянном давлении

давление

удельный объем определим из уравнения степени предварительного расширения


откуда получаем

температуру определим, используя уравнение изобары (4):





Выполним проверку:

из уравнения (2) получаем



4) Процесс 4-5 – адиабатное расширение.

д) в точке 5 – конце адиабатного расширения

удельный объем

температуру определим из соотношения для адиабатного процесса:





давление определим из уравнения адиабаты:





Выполним проверку:


II. Расчет характеристик цикла

1) Определение полезной работы цикла lц

lц = l1−2 + l2−3 + l3−4 + l4−5 + l5−1

Работа адиабатного сжатия l1−2 равна



Процесс 2-3 изохорный dV = 0, следовательно, l2−3 = 0.

Работа изобарного расширения l3−4 составляет





Работа адиабатного расширения l4−5 равна



Процесс 5-1 изохорный, следовательно, l5−1 = 0.

Работа цикла равна

lц = 738,2 + 132,7 - 441,8 = 429,1

  1. Определение полезной теплоты цикла

Количество подведенной теплоты

,

где



Количество отведенной теплоты



Полезно использованная теплота цикла



Для цикла должно выполняться равенство .

Вычислим относительную погрешность:

429,1



Погрешность обусловлена неточностями в расчетах при округлении.

  1. Определим термический КПД идеализированного цикла по уравнению:



Определим термический КПД идеализированного цикла:



  1. Термический КПД цикла Карно для того же интервала температур, в котором реализуется реальный цикл:



  1. Изменение энтропии термодинамических процессов цикла

можно определить с помощью следующих уравнений:







Отсчет значений энтропии можно вести от любого состояния. Для газов принято считать значение энтропии равным нулю (s = 0) при t0 = 0 °C (T0 = 273,15 К), p0 = 0,1013 МПа – параметры воздуха при нормальных условиях, тогда значение энтропии в точке 1 вычислим по формуле




Процесс 1-2 адиабатный, поэтому

Изменение энтропии изохорного процесса 2-3







Для изобарного процесса 3-4







Процесс 4-5 адиабатный, поэтому

Для изохорного процесса 5-1






Результаты расчетов заносим в сводную таблицу

Таблица 4.1


Характерные

точки

Параметры точек цикла

Давление

р, МПа

Удельный объем

V, м3/кг

Температура

Т, К

Энтропия

S, кДж/(кг⋅К)

1

0,1

0,825

288

0,058

2

5,5

0,047

905

0,058

3

6,985

0,047

1149

0,23

4

6,985

0,066

1617

0,573

5

0,2

0,825

586

0,573

Процессы

Характеристики процессов

q,

кДж/кг

l,

кДж/кг

ΔS,

кДж/(кг⋅К)

qц,

кДж/кг

lц,

кДж/кг

ηt

ηtк

1-2

0

-441,8

0

432,8

429,1

66,8%

82%

2-3

175,7

0

0,172

3-4

471,7

132,7

0,343

4-5

0

738,2

0

5-1

-214,6

0

-0,51



ЛИТЕРАТУРА
Основная литература:


  1. Теплотехника. Под ред. В.Н.Луканина. Учебник. – М.: Высшая школа, 2001.

  2. Транспортная энергетика

  3. Техническая термодинамика. Под ред. В.И. Крутова – М.: Высшая школа, 1991.

  4. Двигатели внутреннего сгорания. Под ред. д-ра техн. наук, проф. В.Н.Луканина. М.: Высш. школа, 1985.

  5. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа, 1980.


Дополнительная литература:


  1. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Высшая школа, 2002.

  2. Вырубов Д. Н. и др. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1983.
1   2   3

Похожие:

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Жулина Е. Г., Китов А. Г. Сборник заданий и задач по гидравлике: Учебно-методическое пособие/ Жулина Е. Г., Китов А. Г. Н. Новгород:...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания по анализу финансового 12 состояния организации 12
Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по дисциплине «Анализ хозяйственной деятельности» для студентов...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания к лабораторным наборам предназначены для студентов,...
Металлургическая гидроаппаратура: Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский государственный горный институт...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания по выполнению реферата рпк «Политехник»
Русский язык и культура речи: Методические указания по выполнению реферата / Сост. О. В. Виноградова; Волгоград гос техн ун-т. –...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания по изучению курса Для специальности 031001 Филология (Русский язык)
История и теория русской литературной критики [Текст]: методические указания по изучению курса. / З. Ж. Кудаева – Нальчик: Каб. Балк...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconЭкономический факультет кафедра «Менеджмент и маркетинг» методические...
Методические указания предназначены для студентов специальности «Бизнес и администрирование» экономического факультета

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания к курсовому проекту по дисциплине «Технологии программирования»
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория электрической связи»
Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения по специальности «Телекоммуникационные системы и сети»

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания по выполнению курсового проекта с использованием...
Изложены общие указания по курсовому проектированию, приведены задания на проекты, даны методические указания по отдельным этапам...

Методические указания Нижний Новгород 2011 ббк 620. 9 Ж 87 Транспортная энергетика : Методические указания/ Сост.: Жулина Е. Г., Китов А. iconМетодические указания и контрольные задания по дисциплине «Экономика организации»
Методические указания составлены в соответствии с примерной программой по дисциплине



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.lit-yaz.ru
главная страница