Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
Выполнение расчетно-графических работ по теплотехнике позволяет студентам закрепить и углубить знания по основным разделам курса, а также приобрести навыки применения теоретических знаний при решении теплотехнических задач. В данной работе выполняется расчет и исследование цикла теплового двигателя с подводом теплоты при постоянном давлении. Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и преобразование теплоты в работу. Для распыла топлива, подаваемого в цилиндр, используют смесь газа, сжатый в компрессоре до давления, в 1,2 - 2 раза превышающего давление в цилиндре (отсюда и произошло название «компрессорные двигатели»). Изобразим цикл в координатах p-v и T-s и определим удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.
Введение
Выполнение расчетно-графических работ по теплотехнике позволяет студентам закрепить и углубить знания по основным разделам курса, а также приобрести навыки применения теоретических знаний при решении теплотехнических задач.
В данной работе выполняется расчет и исследование цикла теплового двигателя с подводом теплоты при постоянном давлении.
Поршневым двигателем внутреннего сгорания (ДВС) называется тепловая машина, в рабочем цилиндре которой происходит сжигание топлива и преобразование теплоты в работу.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания по сравнению с любым другим тепловым двигателем является наиболее экономичным. Малая металлоемкость, надежность, быстрота запуска и относительная долговечность позволили этому типу машины занять ведущее место прежде всего на транспорте.
Покажем принципиальную схему двигателя внутреннего сгорания и дадим краткую характеристику теплового двигателя.
Рисунок 1 -Двигатель внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном давлении
Данный двигатель внутреннего сгорания - компрессорный двигатель. В цилиндре двигателя сжимается смесь газа. В конце сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое в среде горячей смеси газа воспламеняется и сгорает при р=const. Для распыла топлива, подаваемого в цилиндр, используют смесь газа, сжатый в компрессоре до давления, в 1,2 - 2 раза превышающего давление в цилиндре (отсюда и произошло название «компрессорные двигатели»).
2. Изобразим цикл в координатах p-v и T-s и определим удельный объем, давление и температуру в характерных точках цикла.
Этот цикл состоит из следующих термодинамических процессов: 1-2 - адиабатный процесс сжатия воздуха;
2-3 - изобарный процесс расширения с подводом теплоты q1, р=const;
3-4 - адиабатный процесс расширения воздуха;
4-1 - изохорный процесс с отводом теплоты q2, v=const.
Определим параметры в характерных точках цикла.
Точка 1
Удельный объем газа находим из характеристического уравнения u1=(R?T1)/p1=(301?323)/(0,14?10 6)=0,694 м3/кг.
Точка 2
Так как степень сжатия e=u1/u2=17, То u2=u1/e=0,694/17=0,0408 м3/кг.
Давление p2 находим из выражения bc=p2/p1=?к;
p2=p1?к=0,14•106•171,36=6,59 МПА.
Найдем температуру в точке по формуле
Т2=(р2u2)/R=(6,59•106•0,0408)/301=893 K.
Точка 3
Так как р=const, то р3=р2=6,59 МПА.
Так как степень предварительного расширения r=u3/u2, то u3=u2r=0,0408•2,1=0,0857 м3/кг.
Температура
Т3=(р3u3)/R=(6,59•106•0,0857)/301=1876 K.
Точка 4
Так как u=const,то u4=u1=0,694 м3/кг.
Степень расширения в процессе 3-4 b=u4/u3=0,694/0,0857=8,09 .
Температура
T4=T3/bk-1=1876/8,09(1,36-1)=884 K.
Давление р4=(RT4)/u4=(301•884)/0,694=0,383 МПА.
3. Определим изменение в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенную и отведенную теплоту, полезную работу: Количество подведенной теплоты q1=Cp(T3-T2)=1,16?103(1876-893)=1,14 МДЖ/кг.
Количество отведенной теплоты q2=Cu(T4-T1)=0,86?103?(884-323)=0,482 МДЖ/кг.
Полезная работа цикла lц=q1-q2=1,14-0,482=0,658 МДЖ/кг.
