Домашнее задание № 4 Расчет термодинамического цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания


РГУ нефти и газа им. Губкина

Кафедра термодинамики и тепловых двигателей



ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ № 4

Расчет термодинамического цикла

поршневого двигателя внутреннего сгорания



Выполнил

студент группы РН-13-04

 

Москва 2015

Рассчитать термодинамический цикл поршневого ДВС (рис. 5), если рабочим телом является 1 кг смеси идеальных газов следующего состава:

    угарный газ ; азот ; углекислый газ ; водяные пары .

Процессы сжатия и расширения в цикле политропные. Показатель политропы в процессе сжатия (1-2) равен , а в процессе расширения  (4-5) – . Температура и давление рабочего тела в начале процесса сжатия равны соответственно и .

Кроме того, заданы степень сжатия , степень повышения давления и степень предварительного расширения в процессе подвода теплоты.

Термодинамический цикл поршневых ДВС с изохорным подводом теплоты

Определить:

Значения параметров и функций состояния в характерных точках цикла Изменения функций состояния термодинамическую и потенциальную работы и теплообмен во всех процессах цикла. Работу цикла , его термический КПД и КПД цикла Карно , осуществляемого в том же интервале температур. Как изменится термический КПД цикла и его термодинамическое совершенство, если сжатие изотермическое.

Изобразить цикл в координатах и .

1. Определение характеристик рабочего тела.

Из справочной литературы определяются молярные массы компонентов газовой смеси () (Приложение. Табл. 1) [3]

.

Средняя молярная масса смеси

.

Газовая постоянная смеси

.

Интерполируя справочные данные (Приложение. Табл. 1) [3], находятся значения изобарной теплоемкости идеальных газов – компонентов смеси при температуре рабочего тела в начале процесса сжатия

а затем определяется средняя удельная изобарная теплоемкость

средняя удельная изохорная теплоемкость

и показатель адиабаты смеси идеальных газов

.

2. Расчет термодинамических параметров состояния рабочего тела в характерных точках цикла (рис. 5).

Точка 1

;

.

Точка 2

;

;

;

.

Точка 3

;

;

;

.

Точка 4

;

;

;

.

3. Определение функции состояния рабочего тела в характерных точках цикла ().

а) Внутренняя энергия ():

б) Энтальпия ():

в) Энтропия ().

Принимаем, что теплоемкость рабочего тела не зависит от температуры, тогда , , и:

;

;

;

.

Таблица 1

Значения параметров и функций состояния в характерных точках цикла

Номер

точки

1

2

3

4

0,092

1,51

6,04

0,384

  0,934

  0,125

  0,125

  0,934

  25

381,2

2344

697,5

298,0

654,2

2617,0

1243,5

  228,3

  501,1

  2004,6

  952,5

  314,1

  689,5

  2758,3

  1310,6

  0,12

  0,14

  1,20

  1,21


4. Изменение функций состояния в каждом процессе цикла определяются как разность значений этих функций в конечной и начальной точках процесса .

Результаты этих вычислений заносятся в таблицу 2.

5. Находим термодинамическую , потенциальную работы и теплообмен во всех процессах цикла.

Процесс 1-2 – политропное сжатие.

Характеристика сжатия

;

;

;

.

Процесс 2-3 – изохорный подвод теплоты.

;

;

.

Процесс 3-4 – политропное расширение.

Характеристика расширения

;

.

;

.

Процесс 4-1 – изохорный отвод теплоты.

;

;

.

Таблица 2

Изменение функций процесса и состояния в процессах цикла

Процесс

1-2

2-3

3-4

1-4

272,8

1503,5

-1052,1

-724,2

375,4

2069,0

-1447,7

-996,5

  -263,0

  0,0

  1071,3

  0,0

-366,0

-566,3

  1467,7

  272,7

-9,8

1503,5

17,1

-724,2

0,02

1,06

0,01

-1,09

0

0

808,3

808,1

786,6

0


Проверка полученных результатов проводится по первому началу термодинамики для каждого процесса и цикла в целом

,

.

Проверка полученных результатов показывает, что относительная погрешность расчетов, наличие которой связано с проводимыми округлениями, составляет , что допустимо для приближенных термодинамических расчетов.

6. Определяем работу цикла , термический КПД цикла , КПД цикла Карно и коэффициент термодинамического совершенства цикла:

или ,

где – удельное количество подведенной теплоты,

;

или .

7. Изобразим цикл поршневого ДВС в координатах и
(рис. 6). Для этого определим координаты промежуточных точек в процессах цикла.

а) Расчет промежуточных точек для построения цикла в координатах .

Промежуточная точка в процессе политропического сжатия 1-2

Выбираем , тогда из уравнения политропы

.

Промежуточная точка в процессе политропического расширения 3-4

Принимаем , тогда из уравнения политропы

.

б) Расчет промежуточных точек для построения цикла в координатах .

Промежуточная точка в процессе 1-2

Принимаем , тогда:

,

,

Промежуточная точка в процессе изохорного подвода теплоты 2-3

Принимаем . Так как ,

,

.

Промежуточная точка в процессе 3-4

Принимаем . При этом:

,

Промежуточная точка в процессе изохорного отвода теплоты 4-1

Принимая , и учитывая, что , получим:

,

.

8. Проведем расчет термодинамического цикла поршневого ДВС при изотермическом сжатии.

Определяем термодинамические параметры состояния в точке 2′:

;

;

.

в точке 3′:

;

;

.

в точке 4′:

;

;

.

Процесс 1-2 – изотермическое сжатие.

;

;

.

Процесс 2-3. Изохорный подвод теплоты.

;

.

Процесс 3-4 – политропное расширение.

;

.

.

Процесс 4-1 – изохорный отвод теплоты.

;

.

Находим работу цикла:

,

где – число процессов в цикле,

удельное количество теплоты, подведенной к рабочему телу

,

термический КПД цикла

или .

Изменения процесса с сжатия политропного на сжатие изотермическое привело к повышению термического коэффициента полезного действия на 16%.



Подпишитесь на рассылку:


Методика расчёта термонапряжённого состояния корпусных деталей и поршней двигателя внутреннего сгорания
или автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук специальностей 01.02.06. – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры и 05.04.02. – Тепловые двигатели Нижегородского государственного технического университета

Проекты по теме:

Основные порталы (построено редакторами)

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства