 |
Параметры состояния рабочего тела в конце процесса адиабатного расширения.
|
|
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
| ЗАДАНИЕ 1 | 2 |
| ЗАДАНИЕ 2 | 11 |
| ЗАДАНИЕ 3 | 13 |
| ЛИТЕРАТУРА | 17 |
ЗАДАНИЕ 1
В одном температурном диапазоне осуществляются четыре цикла, изображенных на рис. 19: цикл Карно, цикл Отто, цикл Дизеля, цикл газотурбинной установки.
Произвести термодинамический анализ циклов: определить параметры состояния рабочего тела в характерных точках, совершаемую работу, количество подведенной и отведенной теплоты, термический кпд, степень сжатия, степень предварительного расширения и степень повышения давления.
Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить рассмотренные циклы в масштабе на pυ -диаграмме. Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой цикл наиболее эффективен в данных условиях, с объяснением причин различий в значениях термического кпд, указанием достоинств и недостатков реально действующих тепловых двигателей (карбюраторного, дизельного, ГТУ).
Исходные данные для расчета приведены в табл. 1.
Таблица 1
Исходные данные к заданию 1
| Номер варианта | к | R, Дж/(кг·К) | t 1, оС | р 1, МПа | t 3, оС | р 3, МПа |  , Дж/(кг·К)
|
| 9 | 1,4 | 287 | 27 | 0,1 | 1960 | 6.1 | 720 |
Последовательность расчета
1. Расчет параметров состояния рабочего тела в характерных точках циклов.
Удельный объем рабочего тела в начальном состоянии (точка 1)
, м3/кг.
.
Параметры состояния рабочего тела в конце процесса сжатия.
|
|
|
Цикл Карно (точка 2).
Поскольку процесс 2-3 изотермический, то T 2 = T 3;
, м3/кг;
, Па.
;
= 8 6 2 9 3 51 2, 20.
Цикл Отто (точка 2/).
Так как сгорание топлива (процесс 2/-3) происходит при постоянном объеме, то 
, м3/кг;
, Па;
, К.
;
;
Цикл Дизеля и газотурбинной установки (точка 2//).
Так как сгорание топлива (процесс 2//-3) происходит при постоянном давлении, то 
;
, м3/кг;
, К.
;
= 883,37
Удельный объем рабочего тела в конце процесса подвода теплоты (сгорания топлива), точка 3
, м3/кг.
= 0,13.
Параметры состояния рабочего тела в конце процесса адиабатного расширения.
Цикл Карно (точка 4).
Поскольку процесс 4-1 изотермический, то T 4 = T 1;
, м3/кг;
, Па.
;
.
Цикл Отто и цикл Дизеля (точка 4/).
Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4/-1) происходит при постоянном объеме, то 
;
, Па;
, К.
;
.
Цикл газотурбинной установки (точка 4//).
Так как отвод теплоты от рабочего тела (процесс 4//-1) происходит при постоянном давлении, то 
;
, м3/кг;
, К.
;
.
2. Расчет основных термодинамических характеристик двигателей внутреннего сгорания
2.1. Цикл Карно:
– удельное количество теплоты, подведенной при постоянной температуре (процесс 2-3)
Дж/кг;
;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянной температуре (процесс 4-1)
Дж/кг;
;
– термический коэффициент полезного действия
, проверка: 
;
, проверка: 
;
– удельная работа цикла
Дж/кг.
2.2. Цикл Отто:
– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном объеме (процесс 2/-3)
Дж/кг;
;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4/-1)
Дж/кг;
;
– степень сжатия
;
– степень предварительного расширения
– степень повышения давления
|
|
|
– термический коэффициент полезного действия
, проверка: 
;
, проверка: 
;
– удельная работа цикла
Дж/кг.
.
2.3. Цикл Дизеля:
– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2//-3)
Дж/кг,
где 
- средняя удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении, Дж/(кг·К);
,
;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном объеме (процесс 4/-1)
Дж/кг;
;
– степень сжатия
– степень предварительного расширения
– степень повышения давления
– термический коэффициент полезного действия
, проверка: 
;
, проверка: 
;
– удельная работа цикла
Дж/кг.
.
2.4. Цикл газотурбинной установки:
– удельное количество теплоты, подведенной при постоянном давлении (процесс 2//-3)
Дж/кг;
;
– удельное количество теплоты, отведенной при постоянном давлении (процесс 4//-1)
Дж/кг;
;
– степень сжатия
– степень предварительного расширения
;
– степень повышения давления рабочего тела в компрессоре
– термический коэффициент полезного действия
, проверка: 
;
, проверка: 
;
– удельная работа цикла
Дж/кг.
.
ЗАДАНИЕ 2
Для компрессора, сжимающего воздух перед камерой сгорания в газотурбинной установке (рис. 12), определить теоретическую работу, затрачиваемую на сжатие 1 кг воздуха и конечную температуру газа. Компрессор считать идеальным. Расчет произвести для политропного и адиабатного сжатия в одноступенчатом, трехступенчатом, пятиступенчатом и семиступенчатом компрессорах.
Завершив расчетную часть, необходимо заполнить таблицу с основными результатами, построить в масштабе индикаторные диаграммы рабочих процессов для одно- и трехступенчатого компрессоров в координатах pV (рис. 22). Начертить графики зависимости конечной температуры газа T к и работы сжатия a от числа ступеней компрессора x. Произвести анализ полученных результатов и сделать письменный вывод о том, какой из компрессоров целесообразно использовать в данном случае и почему.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 2 и соответствуют заданию 1.
Таблица 2
|
|
|
