Розрахунок і аналіз ідеального циклу ДВС зі змішаним підведенням теплоти

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
«... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...»
кафедра «... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..»
Курсовий проект
на тему:
«Розрахунок і аналіз ідеального циклу ДВС
зі змішаним підведенням теплоти ».
Іваново 2009

Міністерство освіти і науки
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
вищої професійної освіти
«... ... ... ... ... ... ... ... ....»
кафедра «... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...»
Розрахунково-пояснювальна записка
на тему:
«Розрахунок і аналіз ідеального циклу ДВС
зі змішаним підведенням теплоти ».
Виконав: ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Перевірив: ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Іваново 2009

Зміст
Завдання
1. Розрахунок початкових параметрів
1.1 Молярна маса газової суміші
1.2 Газова постійна робочого тіла (суміші газів)
1.3 Масові теплоємності газової суміші
1.4 Показник адіабати.
2. Визначення параметрів робочого тіла в точках циклу
3. Розрахунок процесу циклу
3.1 Процес адіабатні стану
3.2 Процес підведення теплоти по ізохорами
3.3 Процес підведення теплоти по ізобар
3.4 Процес адіабатні розширення
3.5 Процес відведення теплоти по ізохорами
4. Розрахунок характеристик циклу
5. Дослідження циклу
5.1 Вплив ступеня стискання на термічний ККД циклу
5.2 Вплив ступеня підвищення тиску на термічний ККД циклу
5.3 Вплив ступеня ізобарного розширення на термічний ККД циклу
5.4 Аналіз
Список використаної літератури
Додаток 1
Додаток 2

Завдання
1 - Розрахувати ідеальний цикл ДВС зі змішаним підведенням теплоти, який у відповідності з рисунком 1 включає наступні термодинамічні процеси зміни стану робочого тіла:
а) 1-2 - адіабатно стиск;
б) 2-3 - підведення теплоти по ізохорами;
в) 3-4 - підведення теплоти по ізобар;
г) 4-5 - адіабатно розширення;
д) 5-1 - відведення теплоти по ізохорами.
q "1
Р 4 березня
q '1
2
5
q 2
1
V
Визначити:
1.1 газову постійну робочого тіла;
1.2 значення тиску, питомої обсягу, температури та ентропії в усіх точках циклу;
1.3 для кожного з процесів, що становлять цикл, зміна внутрішньої енергії та ентальпії, значень теплоємності, теплоти і робочого процесу;
1.4 характеристики циклу, в цілому: кількість підведеної і відведеної теплоти, середній тиск і термічний ККД.
2 - Дослідити вплив ступеня стиснення, ступеня підвищення тиску і ступеня попереднього (ізобарного) розширення на термодинамічний ККД циклу.
Дослідити:
2.1 вплив ступеня підвищення тиску на термічний ККД;
2.2 впливу ступеня стиснення на термічний ККД;
2.3 вплив ступеня ізобарного розширення на термічний ККД.
Вихідні дані для розрахунків циклу ДВС.
Склад компонентів робочого тіла,%
ε
λ
ρ
СО 2
СО
Н 2 О
N 2
O 2
18,5
1,5
2
8,5
6,5
10
75
-

1. Розрахунок початкових параметрів
1.1 Молярна маса газової суміші
μ = Σr i * μ i (1)
де n - число компонентів робочого тіла, n = 4;
r i - об'ємна частка i-ого компонента у складі суміші;
μ i - молярна маса i-ого компонента, кг / кмоль.
Розраховуємо молярну масу кожного компонента суміші:
μСО 2 = 12 +16 * 2 = 44 кг / кмоль
μСО = 12 +16 = 28 кг / кмоль
μN 2 = 14 * 2 = 28 кг / кмоль
μН 2 О = 1 * 2 +16 = 18 кг / кмоль
Підставляючи значення молярних мас кожного компонента в формулу (1), отримуємо загальну молярну масу для газової суміші:
μ = 0,085 * 44 +0,065 * 28 +0,75 * 28 +0,1 * 18
μ = 28,36 кг / кмоль.
1.2 Газова постійна робочого тіла (суміші газів)
R = 8314 / μ (2)
де 8314 - постійний коефіцієнт (константа);
μ - молекулярна маса газової суміші, кг / кмоль
R = 8314/28, 36
R = 293,1594 Дж / (кг * К)
R = 0,293 кДж / (кг * К).
1.3 Масові теплоємності газової суміші
-При постійному обсязі З v обчислюють за формулою:
З v = 1 / μ * Σr i * μc vi (3)
де μc vi - молярна теплоємність i-oro компонента суміші, при постійному обсязі, що залежить від атомної газу, кДж / (кг * К)
Визначаємо молярну теплоємність кожною з компонентів:
СО 2 - трьохатомний газ, μc v = 29,3 кДж / (кмоль * К);
СО - двоатомний газ, μc v = 20,8 кДж / (кмоль * К);
N 2 - двоатомний газ, μc v = 20,8 кДж / (кмоль * К);
Н 2 О - трьохатомний газ, μc v = 29,3 кДж / (кмоль * К);
Отримані значення підставляємо у формулу (3)
З v = 1 / 28, 36 * (0,085 * 29,3 +0,065 * 20,8 +0,75 * 20,8 +0,1 * 29,3);
З v = 0,7889 кДж / (кг * К).
-При постійному тиску С р обчислюють за формулою:
З р = 1 / μ * Σr i * μc pi        (4)
де μc p - молярна теплоємність i-ого компонента суміші, при постійному тиску, що залежить від атомної газу, кДж / (кг * К)
Визначають молярну теплоємність кожного з компонентів:
СО 2 - трьохатомний газ, μc р = 37,6 кДж / (кмоль * К);
СО - двоатомний газ, μc р = 29,12 кДж / (кмоль * К);
N 2 - двоатомний газ, μc р = 29,12 кДж / (кмоль * К);
Н 2 О - трьохатомний газ, μc р = 37,6 кДж / (кмоль * К);
Отримані значення підставляємо у формулу (4):
З р = 1 / 28, 36 * (0,085 * 37,6 +0,065 * 29,12 +0,75 * 29,12 +0,1 * 37,6);
З р = 1,0821 кДж / (кг * К).
1.4 Показник адіабати
k = С р / С v (5)
де С р - масова теплоємність газової суміші, при р = const, кДж / (кг * К);
З v - масова теплоємність газової суміші, при v = const, кДж / (кг * К).
k = 1,0821 / 0,7889
k = 1,3717

2. Визначення параметрів робочого тіла в точках циклу
Для всіх точок циклу визначають:
- Тиск Р, Па;
- Температура Т, К;
- Питомий об'єм V, м 3 / кг;
- Ентропія S, кДж / (кг * К).
Точка 1.
Тиск:
Р 1 = 1 бар = 10 5 Па.
Температура:
Т 1 = 293 К.
Питома обсяг:
V 1 = R * T 1 / P 1 (6)
V 1 = 293 * 293/10 5 = 0,859 м 3 / кг.
Ентропія:
S 1 = С v * ln (T 1 / 273) + R * ln ((V 1 * μ) / 22,4) (7)
S 1 = 0,7889 * ln (293/273) +0,293 * ln ((0,859 * 28,36) / 22,4)
S 1 = 0,0804 кДж / (кг * К).
де 273 - абсолютна термодинамічна температура, приблизно відповідна температурі потрійної точки води, тобто нулю градусів Цельсія, К;
22,4 - обсяг, займаний 1 кмоль газу при нормальних фізичних умовах, м 3.
Крапка 2.
Тиск.
Р 2 = Р 1 * ε k (8)
Р 2 = 10 5 * 18,5 1,3717
Р 2 = 5,47 МПа.
де ε - ступінь стиснення робочого тіла.
Питома обсяг:
V 2 = V 1 / ε (9)
V 2 = 0,859 / 18,5
V 2 = 0,0464 м 3 / кг.
Температура:
Т 2 = Т 1 * ε k-1 (10)
Т 2 = 293 * 18,5 0,3682
Т 2 = 866,763 К.
Ентропія:
S 2 = S 1 (11)
S 2 = 0,0804 кДж / (кг * К).
Точка 3.
Питома обсяг:
V 3 = V 2; (12)
V 3 = 0,0464 м 3 / кг.
Тиск (ступінь підвищення тиску λ ізохоричного підводі теплоти):
λ = Р 3 / Р 2 → Р 3 = λ * Р 2 (13)
Р 3 = 1,5 * 5,47
Р 3 = 8,2 МПа.
де Р 2 - тиск в точки 2 циклу;
Р 3 - в тиск у точки 3 циклу.
Температура (ізохорами):
Р 3 / Р 2 = Т 3 / Т 2 → Т 3 = Р 3 * Т 2 / Р 2 (14)
Т 3 = 8,2 * 866 / 5,47
Т 3 = 1300,1445 К.
де Т 2 - температура в точці 2 циклу, К;
Т 3 - температура в точці 3 циклу.
Ентропія S 3:
S 3 = S 2 + З v * ln (Т 3 / Т 2) (15)
S 3 = 0,0804 +0,7889 * ln (1300/866)
S 3 = 0,4002 кДж / (кг * К).
де С v - масова теплоємність газової суміші при постійному обсязі, Дж / ​​кг * К;
S 2 - ентропія в точці 2 циклу, кДж / (кг * К);
S 3 - ентропія в точці 3 циклу, кДж / (кг * К).
Точка 4.
Так як в процесі 3-4 підвід теплоти здійснюється за ізобар, тобто Р = const, то тиск Р 4 у точці 4 циклу дорівнює тиску Р 3 в точці Р 3 цикли:
Р 4 = Р 3 (16)
Р 4 = 8,2 МПа.
Питома обсяг:
ρ = V 4 / V 3 → V 4 = ρ * V 3 (17)
V 4 = 2 * 0,0464
V 4 = 0,0929 м 3 / кг.
де ρ - ступінь ізобарного розширення.
Температура:
V 3 / V 4 = T 3 / T 4 → T 4 = V 4 * T 3 / V 3 (18)
Т 4 = 0,929 * 1300,1445 / 0,0464
Т 4 = 2600,289 К.
де V 3 - питомий об'єм в точці 3 циклу, м 3 / кг;
V 4 - питома обсяг у точці 4 циклу, м 3 / кг;
Т 4 - температура в точці 4 циклу, К.
Ентропія:
S 4 = S 3 + C p * ln (T 4 / T 3) (19)
S 4 = 0,4002 +1,0821 * ln (2600,289 / 1300,1445)
S 4 = 1,1503 кДж / (кг * К).
Точка 5.
Питома обсяг:
Так як в процесі 5-1 здійснюється відведення теплоти по ізохорами, тобто V = const, то питома обсяг V 5 в точці 5 циклу дорівнює питомій обсягом V 1 в точці 1 циклу:
V 5 = V 1 (20)
V 5 = 0,859 м 3 / кг.
Тиск:
Р 5 / Р 4 = (V 4 / V 5) k → P 5 = P 4 * (V 4 / V 5) k (21)
P 5 = 8,2 * (0,0929 / 0,859) 1,3717
P 5 = 0,388 МПа.
де Р 5 - тиск у точці 5 циклу, Па;
V 5 - питомий об'єм в точці 5 циклу, м 3 / кг;
k - показник адіабати.
Температура:
Т 5 / Т 4 = (V 4 / V 5) k-1 → T 5 = T 4 * (V 4 / V 5) k-1 (22)
Т 5 = 2600,289 * (0,0929 / 0,859) 0,3717
Т 5 = 1137,3331 К.
де Т 5 - температура в точці 5 циклу, К;
V 5 - питомий об'єм в точці 5 циклу, м 3 / кг.
Ентропія: Так як при адіабатно процесі зміни стану робочого тіла відбувається без теплообміну з зовнішнім середовищем, то ентропія робочого тіла в точці 5 циклу не змінюється (S 5 = S 4), тому ентропію робочого тіла в точці 5 циклу визначають з рівності:
S 5 = S 4 (23)
S 5 = 1,1503 кДж / (кг * К).
Результат розрахунків представимо у вигляді таблиці.
Параметри робочого тіла.
Параметри робочого тіла.
Точки циклу
1
2
3
4
5
Р, Па
100000
5472736
8209104
8209104
388168
V, м3/кг
0,8590
0,0464
0,0464
0,0929
0,8590
Т, К
293
866,7630
1300,1445
2600,2890
1137,3331
S, кДж / (кг * К)
0,0804
0,0804
0,4002
1,1503
1,1503

3. Розрахунок процесів циклу
Для кожного процесу циклу ДВС визначають наступні параметри:
- Теплоємність С, кДж / (кг * К);
- Зміна внутрішньої енергії ΔU, кДж / кг;
- Зміна ентальпії Δi, кДж / кг;
- Кількість підведеної або відведеної теплоти q, кДж / кг;
- Роботу розширення або стиснення l, кДж / кг.
3.1 Процес адіабатні стану (1 - 2)
Так як процес 1 - 2 Адіабатний, тобто поршень рухається від НМТ до ВМТ, здійснюється його адіабатно стиснення. До суміші не підводитися і не відводиться тепло і враховуючи те, що теплоємність - це кількість тепла, необхідне для нагрівання суміші на 1 0 можна стверджувати, що С = 0 і q = 0.
З = 0 кДж / (кг * К). (24)
ΔU = U 2-U 1 = C v * (T 2-T 1) (25)
ΔU = 0,7889 * (866,763-293)
ΔU = 452,6274 кДж / кг.
Δi = i 2-i 1 = C p * (T 2-T 1) (26)
Δi = 1,0821 * (866,763-293)
Δi = 620,8779 кДж / кг.
q = 0 кДж / кг. (27)
l = R / (k-1) * (T 1-T 2) (28)
l = 0,293 / (1,3717-1) * (293-866,763)
l =- 452,5022 кДж / кг.

3.2 Процес підведення теплоти при ізохорами (2 - 3)
У процесі згоряння виділяється тепло, за рахунок якого робоче тіло нагрівається і тиск підвищується до величини відповідної точці 3 діаграми. Користуючись формулами для ізохоричного процесу, отримаємо:
С = C v (29)
С = 0,7889 кДж / (кг * К).
ΔU = U 3-U 2 = C v * (Т 3-Т 2) (30)
ΔU = 0,7889 * (1300,1445-866,763)
ΔU = 341,8839 кДж / кг.
Δi = i 3-i 2 = C p * (Т 3-Т 2) (31)
Δi = 1,0821 * (1300,1445-866,763)
Δi = 468,9689 кДж / кг.
q = C v * (Т 3-Т 2) (32)
q = 0,7889 * (1300,1445-866,763)
q = 841,8839 кДж / кг.
l = 0 кДж / кг. (33)
3.3 Процес підведення теплоти по ізобар (3-4)
Починається процес розширення повітря. За рахунок високої температури повітря паливо запалюється й згоряє при зростаючому тиску, що забезпечує розширення від V 3 до V 4 при р = const. Користуючись формулами для ізобарного процесу, отримаємо:
С = С р (34)
С = 1,0821 кДж / (кг * К).
ΔU = U 4-U 3 = C v * (Т 4-Т 3) (35)
ΔU = 0,7889 * (2600,289-1300,1445)
ΔU = 1025,6517 кДж / кг.
Δi = i 4-i 3 = C p * (Т 4-Т 3) (36)
Δi = 1,0821 * (2600,289-1300,1445)
Δi = 1406,9067 кДж / кг.
q = C p * (Т 4-Т 3) (37)
q = 1,0821 * (2600,289-1300,1445)
q = 1406,9067 кДж / кг.
l = P 3 * (V 4-V 3) (38)
l = 8209103 * (0,0929-0,0464)
l = 381,1496 кДж / кг.
3.4 Процес адіабатні розширення (4 - 5)
Під дією тиску поршень рухається до НМТ, здійснюючи роботу розширення, що віддається зовнішньому споживачеві. Користуючись формулами для адіабатні процесу, отримаємо:
З = 0 кДж / (кг * К). (39)
ΔU = U 5-U 4 = C v * (T 5-T 4) (40)
ΔU = 0,7889 * (1137,3331-2600,289)
ΔU =- 1145,0897 кДж / кг.
Δi = i 5-i 4 = C p * (Т 5-Т 4) (41)
Δi = 1,0821 * (1137,3331-2600,289)
Δi =- 1583,0876 кДж / кг.
q = 0 кДж / кг. (42)
l = R / (k-1) * (T 4-T 5) (43)
l = 0,293 / (1,3717-1) * (2600,289-1137,3331)
l = 603,7705 кДж / кг.

3.5 Процес відведення теплоти при ізохорами (5 - 1)
Після приходу поршня у НМТ випускний клапан відкривається, циліндр звільняється від частини газів і тиску в ньому знижується до величини, що трохи перевищує атмосферний тиск. Потім поршень знову рухається до ВМТ, виштовхуючи з циліндра в атмосферу залишається частина газів:
С = С v (44)
C = 0,7889 кДж / (кг * К).
ΔU = U 1-U 5 = C v * (T 1-T 5) (45)
ΔU = 0,7889 * (293-1137,3331)
ΔU =- 666,0734 кДж / кг.
Δi = i 1-i 5 = C p * (Т 1-Т 5) (46)
Δi = 1,0821 * (293-1137,3331)
Δi =- 913,666 кДж / кг.
q = C v * (Т 1-Т 5) (47)
q = 0,7889 * (293-1137,3331)
q =- 666,0734 кДж / кг.
l = 0 кДж / кг. (48)
Результати розрахунків представимо у вигляді таблиці.
Характеристики процесів циклу.
Процес циклу
1
2
3
4
5
С, кДж / (кг * К)
0
0,7889
1,0821
0
0,7889
ΔU, кДж / кг
452,6274
341,8839
1025,6517
-1154,08
-666,073
Δi, кДж / кг
620,8779
468,9689
1406,9067
-1583,08
-913,666
q, кДж / кг
0
841,8839
1406,9067
0
-666,073
l, кДж / кг
-452,502
0
381,1496
603,7705
0

4. Розрахунок характеристик циклу
Необхідно визначити наступні характеристики циклу:
- Кількість підведеної теплоти q 1, кДж / кг;
- Кількість відведеної теплоти q 2, кДж / кг;
- Кількість теплоти перетвореної на корисну роботу q 0, кДж / кг;
- Роботу розширення l p, кДж / кг;
- Роботу стиску l с, кДж / кг;
- Корисну роботу l o, кДж / кг;
- Термічний ККД, η t;
- Середній тиск Р t, Па.
Розрахунок виконується за формулами:
q 1 = q 2-3 + q 3-4 (49)
q 1 = 841,8839 +1406,9067
q 1 = 2248,7907 кДж / кг.
q 2 = q 5-1 (50)
q 2 =- 666,0734 кДж / кг.
q 0 = q 1-q 2 (51)
q 0 = 2248,7907 - (-666,0734)
q 0 = 2914,8614 кДж / кг.
l p = l 3-4 + l 4-5 (52)
l p = 381,1496 +603,7705
l p = 984,92 кДж / кг.
l c = l 1-2 (53)
l c =- 452,5022 кДж / кг.
l o = l p-l c (54)
l o = 984,92 - (-452,5022)
l o = 1437,4223 кДж / кг.
η t = l o / q 1 (55)
η = 1437,4223 / 2248,7907
η = 0,6392.
Р t = l o / (V 1-V 2) (56)
Р t = 1437,4223 / (0,859-0,0464)
Р t = 1769,0766 Па.
Для того щоб переконатися у відсутності розрахункових помилок, обчислюємо значення термічного ККД за формулою:
η = 1-1 / (ε k-1) * (λ * ρ k -1) / (λ-1 + k * λ * (ρ-1)) (57)
η = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1))
η = 0,6191.
де ε - ступінь стиснення;
k - показник адіабати;
ρ - ступінь ізобарного розширення;
λ - ступінь підвищення тиску.
Знайдемо похибка обчислення за формулою:
Е = (η tт-η tн) / η * 100% (58)
Е = (0,6392-0,6191) / 0,6392 * 100%
Е = 3,14% - що допустимо.
Результати розрахунків за формулами подаємо у вигляді таблиці.
Характеристики циклу.
Характеристики циклу
q 1
кДж / кг
q 2
кДж / кг
q 0
кДж / кг
l р
кДж / кг
l з
кДж / кг
l 0
кДж / кг
η t
p t
Па
Результати розрахунків
2248
-666
2914
984
-452
1437
0,63
1769

5. Дослідження циклу
5.1 Вплив ступеня стискання на теоретичний ККД циклу
За формулою обчислюємо η t для декількох значень:
ε = 0,75 ε-1, 25ε
при постійних (заданих) значеннях λ і ρ:
ε 1 = 0,75 * 18,5 = 13,875
ε 2 = 0,85 * 18,5 = 15,725
ε 3 = 0,95 * 18,5 = 17,575
ε 4 = 1,05 * 18,5 = 19,425
ε 5 = 1,15 * 18,5 = 21,275
ε 6 = 1,25 * 18,5 = 23,125
η t = 1-1 / (ε k-1) * (λ * ρ k -1) / (λ-1 + k * λ * (ρ-1))
η t1 = 1-1 / (13,875 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 5761
η t2 = 1-1 / (15,725 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 5954
η 3 = 1-1 / (17,575 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 6118
η t4 = 1-1 / (19,425 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 6260
η t5 = 1-1 / (21,275 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 6384
η t6 = 1-1 / (23,125 0,3717) * (1,5 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2-1)) = 0 , 6494
Вплив ступеня стискання на теоретичний ККД циклу показано у додатку 2.
5.2 Вплив ступеня підвищення тиску на теоретичний ККД циклу
За формулою η t для декількох значень:
λ = 0,75 λ-1, 25λ
при постійних значеннях ε і ρ
λ 1 = 0,75 * 1,5 = 1,125
λ 2 = 0,85 * 1,5 = 1,275
λ 3 = 0,95 * 1,5 = 1,425
λ 4 = 1,05 * 1,5 = 1,575
λ 5 = 1,15 * 1,5 = 1,725
λ 6 = 1,25 * 1,5 = 1,875
η t = 1-1 / (ε k-1) * (λ * ρ k -1) / (λ-1 + k * λ * (ρ-1))
η t1 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,125 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,125-1 +1,3717 * 1,125 * 1) = 0,6127
η t2 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,275 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,275-1 +1,3717 * 1,275 * 1) = 0,6159
η t3 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,425 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,425-1 +1,3717 * 1,425 * 1) = 0,6182
η t4 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,575 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,575-1 +1,3717 * 1,575 * 1) = 0,6199
η t5 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,725 ​​* 2 ​​1,3717 -1) / (1,725-1 +1,3717 * 1,725 ​​* 1) = 0,6212
η t6 = 1-1 / (18,5 0,3717) * (1,875 * 2 ​​1,3717 -1) / (1,875-1 +1,3717 * 1,875 * 1) = 0,6222
Вплив ступеня підвищення тиску на термічний ККД циклу показано у додатку 2.
5.3 Вплив ступеня ізобарного розширення на термічний ККД циклу
За формулою η t для декількох значень:
ρ = 0,75 ρ-1, 25ρ
при постійних значеннях λ і ε
ρ 1 = 0,75 * 2 ​​= 1,5
ρ 2 = 0,85 * 2 ​​= 1,7
ρ 3 = 0,95 * 2 ​​= 1,9
ρ 4 = 1,05 * 2 ​​= 2,1
ρ 5 = 1,15 * 2 ​​= 2,3
ρ 6 = 1,25 * 2 ​​= 2,5

η t = 1-1 / (ε k-1) * (λ * ρ k -1) / (λ-1 + k * λ * (ρ-1))
η t1 = 1-0,338 * (1,5 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (1,5-1)) = 0,6427
η t2 = 1-0,338 * (1,7 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (1,7-1)) = 0,6331
η t3 = 1-0,338 * (1,9 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (1,9-1)) = 0,6237
η t4 = 1-0,338 * (2,1 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2,1-1)) = 0,6146
η t5 = 1-0,338 * (2,3 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2,3-1)) = 0,6058
η t6 = 1-0,338 * (2,5 * 1,5 1,3717 -1) / (1,5-1 +1,3717 * 1,5 * (2,5-1)) = 0,5974
Вплив ступеня ізобарного розширення на термічний ККД циклу показано у додатку 2.
Результати розрахунків представлені у вигляді таблиці.
Результати дослідження циклу ДВС.
Характеристики циклу
Постійні параметри
λ
ρ
ε
λ
ε
ρ
1,5
1,7
13,5
1,5
13,5
1,7
Змінні параметри та їх значення
ε 1
ε 2
ε 3
ε 4
ε 5
ε 6
ρ 1
ρ 2
ρ 3
ρ 4
ρ 5
ρ 6
λ 1
λ 2
λ 3
λ 4
λ 5
λ 6
13,875
15,725
17,575
19,425
21,275
23,125
1,5
1,7
1,9
2,1
2,3
2,5
1,125
1,275
1,425
1,575
1,725
1,875
η t
%
57,6
59,5
61,2
62,6
63,8
64,9
64,3
63,3
62,4
61,5
60,6
59,7
61,3
61,6
61,8
62,0
62,1
62,2
5.4 Аналіз
У ДВС з займанням робочої суміші (близько ВМТ) від електричної іскри час згорання дуже мало, у зв'язку, з чим допустимо прийняти, що процес підведення теплоти здійснюється при постійному обсязі (процес 3 - 2 і процес 5 - 1). У розглянутому циклі ступінь попереднього розширення ρ дорівнює одиниці.
Таким чином, термічний ККД циклу з підведенням теплоти при постійному обсязі залежить від властивостей робочого тіла і конструкції двигуна. Це ілюструється графіком (додаток 2), який показує, що термічний ККД двигуна збільшується в міру збільшення ступеня стиснення ε.
Навантаження на двигун в термодинамічній циклі характеризується кількістю теплоти, що підводиться до робочого тіла від гарячого джерела. Для циклу з підведенням теплоти при постійному обсязі (V = const).
Отже, навантаження при заданих значеннях З v і Т 2 пропорційна ступеню підвищення тиску λ і не залежить від ступеня стиснення ε. Це свідчить про те, що термічний ККД при зміні навантаження не змінюється.
Показує, що зі збільшенням кількості підведеної теплоти (ступінь підвищення тиску λ) середній тиск циклу ρ також збільшується.
У циліндрах двигунів внутрішнього згоряння із запалюванням від стиснення при такті стиснення стискається чисте повітря. Поблизу від ВМТ в циліндр двигуна через форсунку впорскується розпорошену паливо, яке в середовищі гарячого повітря самозаймається і згоряє.
Процес підведення теплоти до робочого тіла приймається в цьому випадку ізобарний (Р = const).
η t = 1-1 / (ε k-1) * (λ * ρ k -1) / (λ-1 + k * λ * (ρ-1)).
Дана формула показує, що термічний ККД розглянутого циклу збільшується при зростанні ступеня стиснення ε (додаток 2) і зменшується при зростанні ступеня попереднього розширення ρ (додаток 2).
При збільшенні навантаження двигуна, тобто при збільшенні кількості підведеної теплоти, збільшується ступінь попереднього розширення ρ і не змінюється ступінь стиснення. Отже, у міру збільшення навантаження двигуна термічний ККД циклу при постійному тиску зменшується (додаток 2). Це підтверджується sT - діаграмою (додаток 1), що показує, що в міру збільшення підведення теплоти виграш у роботі циклу від додаткових кількостей теплоти поступово зменшується.

Список використаної літератури
1. Бошняковіч Ф.В., Технічна термодинаміка. - М.-Л.: Госенергоіздат, 1955.-ч1; 1956.-ч2.
2. Бродянскій В.М., ексергетичного метод і його виклад. - М.: Світ, 1967. -247с.
3. Варгафтік Н.Б. Довідник по теплофізичних властивостях газів і рідин. -2-е. - М.: Наука, 1972.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Курсова
100.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Термодинамічний розрахунок циклу ДВС
Розрахунок ідеального циклу газотурбінного двигуна
Тепловий двигун із зовнішнім підведенням теплоти
Тепловий розрахунок ДВС
Розрахунок швидкісної характеристики ДВС
Розрахунок установки утилізації теплоти відхідних газів технологічної печі
Термодинамічний розрахунок газового циклу
Розрахунок циклу паротурбінної установки
Розрахунок циклу паротурбінної установки 2
© Усі права захищені
написати до нас