16 Двигатели внутреннего сгорания

16.1 Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ=const определить параметры характерных для цикла точек, количества подведенной и отведенной теплоты, термический к.п.д. цикла и его полезную работу, если дано: р1=0,1 МПа, t1=100ºC, ε=6, λ=1,6, k=1,4.

Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: υ1=1,07 м³/кг, υ2=0,178 м³/кг, Т2=761 К, Т3=1217 К, Т4=597 К, р3=1,96 МПа, р4=0,156 МПа, q1=329,7 кДж/кг, q2=162 кДж/кг, ηt=0,51, l0=167,7 кДж/кг.


16.2 Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при V=const определить параметры в характерных точках, полученную работу, термический КПД, количество подведенного и отведенного тепла, если дано: р1=0,1 МПа; t1=20ºC; ε=3,6; λ=3,33; k=1,4. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной. Равна 0,71 кДж/(кг·К).

Ответ: υ1=0,84 м³/кг, υ2=0,233 м³/кг, Т2=489 К, Т3=1628 К, Т4=976 К, р2=0,6 МПа,  р3=2,0 МПа, р4=0,33 МПа, q1=809 кДж/кг, q2=485 кДж/кг, ηt=0,4, l0=324 кДж/кг.


16.3 Определить основные параметры рабочего тела в переходных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты, степень сжатия, термический КПД и полезную работу. Заданы характеристики цикла λ и ρ. В начальной точке цикла р1=0,1 МПа и t1=67 ºC. Температура в конце адиабатного процесса сжатия рабочего тела равна 600 ºС. Рабочее тело — 1 кг сухого воздуха. Изобразить цикл в рυ и Ts-координатах.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариантλρ
02,21,2

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.


16.4 Поршневой двигатель работает на воздухе, по циклу с подводом теплоты при v=const. Начальное состояние воздуха: р1=0,785 МПА и t1=17ºC. Степень сжатия ε=4,6. Количество подведенной теплоты составляет 100,5 кДж/кг.

Найти термический к.п.д. двигателя и его мощность, если диаметр цилиндра d=0,24 м, ход поршня S=0,34 м, число оборотов n=21 рад/с (200 об/мин) и за каждые два оборота совершается один цикл.

Ответ: ηt=0,457, N=14,5 кВт.


16.5 Для идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ=const определить параметры в характерных точках, полученную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если давно: р1=0,1 МПА; t1=20ºC; ε=3,6; λ=3,33; k=1,4.

Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

 Ответ: υ1=0,84 м³/кг, υ2=0,233 м³/кг, Т2=489 К, р2=0,6 МПа, υ3=0,233 м³/кг, р3=2,0 МПа, Т3=1628 К, Т4=976 К, р4=0,33 МПа, q1=825 кДж/кг, q2=495 кДж/кг, ηt=0,4, l0=330 кДж/кг.


16.6 В цикле поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при υ=const степень сжатия ε=5, степень увеличения давления λ=1,5.

Определить термический к.п.д. этого цикла, а также цикла Карно, совершающегося при тех же предельных температурах. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: ηt=0,476, ηtK=0,651.


16.7 Температура воспламенения топлива, подаваемого в цилиндр двигателя с изобарным подводом теплоты, равна 800ºC.

Определить минимально необходимое значение степени сжатия ε, если начальная температура воздуха t1=77ºC. Сжатие считать адиабатным, k=1,4.

Ответ: ε=16,4.


16.8 Для цикла с подводом теплоты при p=const (рис.1) найти параметры в характерных точках, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если дано: р1=0,1 МПа; t1=20ºC; ε=12,7; k=1,4. Рабочее тело — воздух. теплоемкость считать постоянной.Для цикла с подводом теплоты при p=const (рис.1) найти параметры в характерных точках, полезную работу, термический к.п.д., количество подведенной и отведенной теплоты, если дано: р1=0,1 МПа; t1=20ºC; ε=12,7; k=1,4. Рабочее тело - воздух. теплоемкость считать постоянной.

Ответ: υ1=0,840 м³/кг, υ2=0,0661 м³/кг, υ3=0,1322 м³/кг, υ4=0,840 м³/кг, t2=536 ºC, t3=1345 ºC, t4=500 ºC, р2=3,51 МПа, р3=3,51 МПа, р4=0,264 МПа, q1=818 кДж/кг, q2=347 кДж/кг, ηt=0,576, l0=471 кДж/кг.


16.9 Для цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при p=const определить параметры в характерных точках, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты и термический к.п.д., если дано: р1=100 кПа; t1=70ºC; ε=12; k=1,4, ρ=1,67. Рабочее тело — воздух. теплоемкость считать постоянной.

Ответ: υ1=0,980 м³/кг, υ2=0,082 м³/кг, υ3=0,140 м³/кг, υ4=0,980 м³/кг, t2=654 ºC, t3=1375 ºC, t4=413 ºC, р2=3,24 МПа, р3=3,24 МПа, р4=0,200 МПа, q1=627 кДж/кг, q2=255 кДж/кг, ηt=0,593, l0=372 кДж/кг.


16.10 (Вариант 51) Для идеального поршневого двигателя с подводом теплоты при  p=const определить параметры всех основных точек, полезную работу, количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД цикла, термический КПД цикла Карно по условиям задачи, среднее индикаторное давление, если даны р1=1 бар, Т1 (К),степень сжатия ε, степень изобарного расширения ρ; рабочее тело – воздух с газовой постоянной R=287 Дж/(кг·град), показатель адиабаты k=1,4. Теплоемкость рабочего тела принять постоянной. Расчет ведется на 1 кг рабочего тела.

Таблица 3 – Исходные данные 

T1, Kερ
33519,72,10