Курсовая работа: Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Расчет и анализ идеального цикла ДВС
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Расчет и анализ идеального цикла ДВС
1.2 Газовая постоянная рабочего тела (смеси газов)
1.3 Массовые теплоемкости газовой смеси
2. Определение параметров рабочего тела в точках цикла
3.2 Процесс подвода теплоты по изохоре
3.3 Процесс подвода теплоты по изобаре
3.5 Процесс отвода теплоты по изохоре
5.1 Влияние степени сжатия на термический КПД цикла
5.2 Влияние степени повышения давления на термический КПД цикла
5.3 Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла
1 - Рассчитать идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты, который в соответствии с рисунком 1 включает следующие термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела:
б) 2-3 - подвод теплоты по изохоре;
в) 3-4 - подвод теплоты по изобаре;
1.1 газовую постоянную рабочего тела;
1.2 значение давления, удельного объёма, температуры и энтропии во всех точках цикла;
1.3 для каждого из процессов, составляющих цикл, изменение внутренней энергии и энтальпии, значений теплоёмкости, теплоты и рабочего процесса;
1.4 характеристики цикла, в целом: количество подведенной и отведенной теплоты, среднее давление и термический КПД.
2 – Исследовать влияние степени сжатия, степени повышения давления и степени предварительного (изобарного) расширения на термодинамический КПД цикла.
2.1 влияние степени повышения давления на термический КПД;
2.2 влияния степени сжатия на термический КПД;
2.3 влияние степени изобарного расширения на термический КПД.
Исходные данные для расчетов цикла ДВС.
где n
– число компонентов рабочего тела, n=4;
r i
– объемная доля i-ого компонента в составе смеси;
μ i
– молярная масса i-ого компонента, кг/кмоль.
Рассчитываем молярную массу каждого компонента смеси:
Подставляя значения молярных масс каждого компонента в формулу (1), получаем общую молярную массу для газовой смеси:
1.2 Газовая постоянная рабочего тела (смеси газов)
где 8314
– постоянный коэффициент (константа);
μ
– молекулярная масса газовой смеси, кг/кмоль
1.3 Массовые теплоемкости газовой смеси
-при постоянном объеме
С v
вычисляют по формуле:
где μc vi
– молярная теплоемкость i-oro компонента смеси, при постоянном объеме, зависящая от атомности газа, кДж/(кг*К)
Определяем молярную теплоёмкость каждою из компонентов:
СО 2
– трехатомный газ, μc v
=29,3 кДж/(кмоль*К);
СО – двухатомный газ, μc v
=20,8 кДж/(кмоль*К);
N 2
– двухатомный газ, μc v
=20,8 кДж/(кмоль*К);
Н 2
О – трехатомный газ, μc v
=29,3 кДж/(кмоль*К);
Полученные значения подставляем в формулу (3)
С v
=1/28,36*(0,085*29,3+0,065*20,8+0,75*20,8+0,1*29,3);
-при постоянном давлении
С р
вычисляют по формуле:
где μc p
– молярная теплоемкость i-ого компонента смеси, при постоянном давлении, зависящая от атомности газа, кДж/(кг*К)
Определяют молярную теплоемкость каждого из компонентов:
СО 2
– трехатомный газ, μc р
=37,6 кДж/(кмоль*К);
СО – двухатомный газ, μc р
=29,12 кДж/(кмоль*К);
N 2
– двухатомный газ, μc р
=29,12 кДж/(кмоль*К);
Н 2
О – трехатомный газ, μc р
=37,6 кДж/(кмоль*К);
Полученные значения подставляем в формулу (4):
С р
=1/28,36*(0,085*37,6+0,065*29,12+0,75*29,12+0,1*37,6);
где С р
– массовая теплоемкость газовой смеси, при р=const, кДж/(кг*К);
С
v
– массовая теплоемкость газовой смеси, при v= const, кДж/(кг*К).
2. Определение параметров рабочего тела в точках цикла
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)
где 273
– абсолютная термодинамическая температура, приблизительно соответствующая температуре тройной точки воды, т.е. нулю градусов Цельсия, К;
22,4
– объем, занимаемый 1 кмолем газа при нормальных физических условиях, м 3
.
где ε
– степень сжатия рабочего тела.
Давление (степень повышения давления λ при изохорном подводе теплоты):
где Р 2
– давление в точки 2 цикла;
Р 3
/Р 2
=Т 3
/Т 2
→Т 3
=Р 3
*Т 2
/Р 2
(14)
где Т 2
– температура в точке 2 цикла, К;
Т 3
– температура в точке 3 цикла.
где С
v
– массовая теплоемкость газовой смеси при постоянном объеме, Дж/кг*К;
S 2
– энтропия в точке 2 цикла, кДж/(кг*К);
S 3
– энтропия в точке 3 цикла, кДж/(кг*К).
Так как в процессе 3-4 подвод теплоты осуществляется по изобаре, то есть Р=const, то давление Р 4
в точке 4 цикла равно давлению Р 3
в точке Р 3
цикла:
где ρ
– степень изобарного расширения.
V 3
/V 4
=T 3
/T 4
→T 4
=V 4
*T 3
/V 3
(18)
где V 3
– удельный объем в точке 3 цикла, м 3
/кг;
V 4
– удельный объем в точке 4 цикла, м 3
/кг;
Т 4
– температура в точке 4 цикла, К.
S 4
=0,4002+1,0821*ln(2600,289/1300,1445)
Так как в процессе 5-1 осуществляется отвод теплоты по изохоре, то есть V=const, то удельный объем V 5
в точке 5 цикла равен удельному объему V 1
в точке 1 цикла:
Р 5
/Р 4
=(V 4
/V 5
) k
→P 5
=P 4
*(V 4
/V 5
) k
(21)
где Р 5
– давление в точке 5 цикла, Па;
V 5
– удельный объем в точке 5 цикла, м 3
/кг;
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
где Т 5
– температура в точке 5 цикла, К;
V 5
– удельный объем в точке 5 цикла, м 3
/кг.
Энтропия: Так как при адиабатном процессе изменения состояния рабочего тела происходит без теплообмена с внешней средой, то энтропия рабочего тела в точке 5 цикла не изменяется (S 5
=S 4
), поэтому энтропию рабочего тела в точке 5 цикла определяют из равенства:
Результат расчетов представим в виде таблицы.
Для каждого процесса цикла ДВС определяют следующие параметры:
- изменение внутренней энергии ΔU, кДж/кг;
- количество подведенной или отведенной теплоты q, кДж/кг;
- работу расширения или сжатия l, кДж/кг.
3.1 Процесс адиабатного состояния (1 – 2)
Так как процесс 1 – 2 адиабатный, т.е. поршень движется от НМТ к ВМТ, осуществляется его адиабатное сжатие. К смеси не подводиться и не отводится тепло и учитывая то, что теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагрева смеси на 1 0
можно утверждать, что С=0 и q=0.
3.2 Процесс подвода теплоты при изохоре (2 – 3)
В процессе сгорания выделяется тепло, за счет которого рабочее тело нагревается и давление повышается до величины соответствующей точке 3 диаграммы. Пользуясь формулами для изохорного процесса, получим:
3.3 Процесс подвода теплоты по изобаре (3-4)
Начинается процесс расширения воздуха. За счет высокой температуры воздуха топливо воспламеняется и сгорает при растущем давлении, что обеспечивает расширение от V 3
до V 4
при р=const. Пользуясь формулами для изобарного процесса, получим:
3.4 Процесс адиабатного расширения (4 – 5)
Под действием давления поршень движется к НМТ, совершая работу расширения, отдаваемую внешнему потребителю. Пользуясь формулами для адиабатного процесса, получим:
l=0,293/(1,3717-1)*(2600,289-1137,3331)
3.5 Процесс отвода теплоты при изохоре (5 – 1)
После прихода поршня в НМТ выпускной клапан открывается, цилиндр освобождается от части газов и давления в нем снижается до величины, несколько превышающей атмосферное давление. Затем поршень вновь движется к ВМТ, выталкивая из цилиндра в атмосферу остающуюся часть газов:
Результаты расчетов представим в виде таблицы.
Необходимо определить следующие характеристики цикла:
- количество подведенной теплоты q 1
, кДж/кг;
- количество отведенной теплоты q 2
, кДж/кг;
- количество теплоты превращенной в полезную работу q 0
, кДж/кг;
Для того чтобы убедиться в отсутствии расчетных ошибок, вычисляем значение термического КПД по формуле:
η tн
=1-1/(ε k-1
)*(λ*ρ k
-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1)) (57)
η tн
=1-1/(18,5 0,3717
)*(1,5*2 1,3717
-1)/(1,5-1+1,3717*1,5*(2-1))
Найдем погрешность вычисления по формуле:
Результаты расчетов по формулам приводим в виде таблицы.
5.1 Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла
По формуле вычисляем η t
для нескольких значений:
при постоянных (заданных) значениях λ и ρ:
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
Влияние степени сжатия на теоретический КПД цикла показано в приложении 2.
5.2 Влияние степени повышения давления на теоретический КПД цикла
По формуле η t
для нескольких значений:
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
Влияние степени повышения давления на термический КПД цикла показано в приложении 2.
5.3 Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла
По формуле η t
для нескольких значений:
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
Влияние степени изобарного расширения на термический КПД цикла показано в приложении 2.
Результаты расчетов представлены в виде таблицы.
В ДВС с воспламенением рабочей смеси (около ВМТ) от электрической искры время сгорания очень мало, в связи, с чем допустимо принять, что процесс подвода теплоты осуществляется при постоянном объеме (процесс 3 – 2 и процесс 5 – 1). В рассматриваемом цикле степень предварительного расширения ρ равна единице.
Таким образом, термический КПД цикла с подводом теплоты при постоянном объеме зависит от свойств рабочего тела и конструкции двигателя. Это иллюстрируется графиком (приложение 2), который показывает, что термический КПД двигателя увеличивается по мере увеличения степени сжатия ε.
Нагрузка на двигатель в термодинамическом цикле характеризуется количеством теплоты, подводимый к рабочему телу от горячего источника. Для цикла с подводом теплоты при постоянном объеме(V=const).
Следовательно, нагрузка при заданных значениях С v
и Т 2
пропорциональна степени повышения давления λ и не зависит от степени сжатия ε. Это свидетельствует о том, что термический КПД при изменении нагрузки не меняется.
Показывает, что с увеличением количества подведенной теплоты (степень повышения давления λ) среднее давление цикла ρ также увеличивается.
В цилиндрах двигателей внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия при такте сжатия сжимается чистый воздух. Вблизи от ВМТ в цилиндр двигателя через форсунку впрыскивается распыленное топливо, которое в среде горячего воздуха самовоспламеняется и сгорает.
Процесс подвода теплоты к рабочему телу принимается в этом случае изобарным (Р=const).
η t
=1-1/(ε k-1
)*(λ*ρ k
-1)/(λ-1+k*λ*(ρ-1)).
Данная формула показывает, что термический КПД рассматриваемого цикла увеличивается при возрастании степени сжатия ε (приложение 2) и уменьшается при возрастании степени предварительного расширения ρ (приложение 2).
При увеличении нагрузки двигателя, то есть при увеличении количества подведенной теплоты, увеличивается степень предварительного расширения ρ и не изменяется степень сжатия. Следовательно, по мере увеличения нагрузки двигателя термический КПД цикла при постоянном давлении уменьшается (приложение 2). Это подтверждается sT – диаграммой (приложение 1), показывающей, что по мере увеличения подвода теплоты выигрыш в работе цикла от дополнительных количеств теплоты постепенно уменьшается.
1. Бошнякович Ф.В., Техническая термодинамика. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1955.-ч1; 1956.-ч2.
2. Бродянский В.М., Эксергетический метод и его изложение. – М.: Мир, 1967. -247с.
3. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. -2-е. – М.: Наука, 1972г.
Название: Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа
Добавлен 19:47:30 03 марта 2010 Похожие работы
Просмотров: 1651
Комментариев: 12
Оценило: 3 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно Скачать
Ребятки, кто на FAST-REFERAT.RU будет заказывать работу до 26го мая - вводите промокод iphone, и тогда будете учавствовать в розыгрыше iphone xs)) сам только что узнал, что у них такие акции бывают (п.с. кстати не удивляйтесь что вас перекидывает на сайт с другим названием, так и должно быть)
Мне с моими работами постоянно помогают на FAST-REFERAT.RU - можете просто зайти узнать стоимость, никто вас ни к чему не обязывает, там впринципе всё могут сделать, вне зависимости от уровня сложности) у меня просто парень электронщик там какой то, тоже там бывает заказывает))
Спасибо, Оксаночка, за совет))) Заказал курсач, отчет по практике, 2 реферата и дипломную на REFERAT.GQ , все сдал на отлично, и нервы не пришлось тратить)
Я обычно любые готовые работы покупаю на сайте shop-referat.tk , и свои все там же на продажу выставляю, неплохой доп.заработок. А если там не нахожу то уже на referat.gq заказываю и мне быстро делают.
Хватит париться. На сайте REFERAT.GQ вам сделают любой реферат, курсовую или дипломную. Сам пользуюсь, и вам советую.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Курсовая работа: Расчет и анализ идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты
Реферат: Радикальные республиканцы в конгрессе США в условиях гражданской войны и реконструкции
Доклад по теме Ахвахцы
Реферат: Развитие теории урока в советской дидактике периода середины 50-х - середины 60-х годов
Учет Процесса Продажи Реферат Скачать Бесплатно
Образцы Эссе Для Поступления
Профилактика Заболеваний Глаз Реферат
Контрольная Работа 3 Класс Январь Вариант 1
Реферат На Тему Язык И Речь Петра Первого (На Основе Произведения "Петр I" А. Толстого)
Сочинение Мой Выходной День 4 Класс
Реферат: Бытие человека и бытие мира. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Заключение трудового договора с несовершеннолетними
Сочинение: Поэзия Пушкина - "союз волшебных звуков, чувств и дум"
Дипломная работа: Разработка системы дистанционного обучения для НИПК
Основные Принципы Психотерапии Курсовая Работа
Реферат На Тему Финансы И Финансовая Система
Дипломная работа: Геологічна та рельєфоутворююча діяльність льодовиків
Реферат по теме Проблемы развития детского мышления в условиях зрительной патологии (ранний и младший дошкольный возраст)
Эссе На Тему Ертедегі Көлік Түрлері
Что Такое Эгоизм Сочинение 9.3 Ольга Павлова
Реферат: Політичний менеджмент виборчої кампанії: формування стратегії та тактики
Реферат: Знакомство детей старшего дошкольного возраста с экзотическими плодовыми комнатными растениями (7 занятий)
Реферат: Всемирная торговая организация
Реферат: Правоотношения ОВД