Цикл осуществляется одним кг воздуха, как идеальным газом, где газовая постоянная Дж/(кг×К); удельная теплоемкость при постоянном давлении = 1008 Дж/(кг×К); удельная теплоемкость при постоянном объеме = 721 Дж/(кг×К); степень сжатия ; степень повышения давления ; степень предварительного расширения .
Задание
1. Определить вид идеального ДВС.
2. Рассчитать цикл:
2.1. Определить неизвестные параметры в узловых точках цикла;
2.2. Определить изменение удельной энтропии , кДж/(кг×К);
2.3. Определить удельную работу сжатия, расширения и полезную работу цикла;
2.4. Определить удельное тепло подведенное, отведенное и полезное в цикле;
2.5. Определить термический КПД цикла;
2.6. Определить среднее интегральное давление.
3. Изобразить цикл в и координатах по данным расчета, обозначить узловые точки цикла.
4. Изобразить индикаторную диаграмму в в координатах.
Вариант 15
Таблица 1 – Исходные данные
p1, МПа | T1, К | ε | λ | ρ |
0,090 | 1,8 | 1,7 |
1. Вид идеального цикла ДВС
|
|
Цикл с комбинированным подводом теплоты, так как заданы следующие характеристики цикла: степень сжатия ; степень повышения давления ; степень предварительного расширения .
2. Расчет цикла
2.1. Определение неизвестных параметров в узловых точек
Точка 1
Дано: Па; K.
Уравнение состояния для 1 кг: . (1)
где – давление, Па; v – удельный объем, м3/кг; R – газовая постоянная для воздуха, Дж/(кг×К); T – температура, K.
Отсюда
Точка 2
Дано: ; ε =15.
Степень сжатия (2)
Отсюда
Процесс 1-2 адиабатическое сжатие. Уравнение адиабаты:
, (3)
где k – показатель адиабаты, .
Отсюда
тогда
МПа.
Из уравнения (1) относительно точки 2:
Точка 3
Дано: степень повышения давления . Процесс 2-3 – изохорное повышение давления, тогда /
Степень повышения давления (4)
Тогда
Из уравнения (1) относительно точки 3:
Точка 4
Дано: степень предварительного расширения .
Процесс 3-4 изобарное расширение, отсюда
Степень предварительного расширения (5)
Тогда
Из уравнения (1) относительно точки 4:
Точка 5
Дано: 5-1- изохорный отвод теплоты, тогда .
Процесс 4-5 – адиабата,
Тогда
Из уравнения (1) относительно точки 5:
2.2. Определить изменение удельной энтропии , кДж/(кг×К)
Процесс 1-2 – адиабатный:
Процесс 2-3 – изохорный:
кДж/(кг×К)
Процесс 3-4 – изобарный:
Процесс 4-5 – адиабатный:
Процесс 5-1 – изохорный:
кДж/(кг×К)
2.3. Определение удельной работы l, Дж/кг.
В процессе адиабатного сжатия 1-2: (7)
В процессе изохорного сжатия 2-3:
В процессе изобарного расширения 3-4: (8)
В процессе адиабатного расширения 4-5: (9)
Полезная работа цикла: (10)
2.4. Определить удельную теплоту, q, кДж/кг
|
|
Подведенная теплота в цикле: (11)
Отведенная теплота в цикле: (12)
Полезная теплота в цикле: (13)
2.5. Термический КПД цикла:
(14a)
(14б)
2.6. Среднее интегральное давление
Среднее интегральное давление в цикле – это такое условное постоянное давление, которое действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную полезной работе цикла:
3. Построение цикла в pv и Ts координатах
Рабочее тело – идеальный газ (воздух).
Газовая постоянная R=287 Дж/кг.,
CV=0,721 кДж/кг·К
СР=1,008 кДж/кг·К
К=1,4
№ точек Параметры | |||||
P | 0,085 | 3,767 | 6,781 | 6,781 | 0,32 |
V | 1,08 | 0,072 | 0,072 | 0,122 | 1,08 |
T |
4. Индикаторная диаграмма в pV координатах