16 Двигатели внутреннего сгорания

16.41 (Вариант 40) Для идеального цикла поршневого двигателя с подводом теплоты при (см. № варианта, табл.1.1) определить параметры всех основных точек, полезную работу, работу сжатия, работу расширения, удельное количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД цикла Карно по условиям задачи, термический к.п.д цикла, если даны (см. табл., № варианта): давление р1, температура Т1, степень сжатия ε, степень расширения ρ, степень повышения давления λ, рабочее тело — воздух, показатель адиабаты k. Теплоемкость рабочего тела принять постоянной. Циклы представить в p-υ и T-s — диаграммах.

Таблица 1.1 — Варианты заданий 

циклр1, МПаТ1, Кkερλ
смешанный0,093501,3513,51,72,0

1 Рассчитать термодинамические параметры в характерных точках цикла.

2 Рассчитать полезную удельную работу цикла, работу расширения, работу сжатия.

3 Рассчитать подводимую теплоту, отводимую теплоту, теплоту цикла.

4 Рассчитать термический к.п.д. цикла и термический к.п.д. цикла Карно. Сравнить к.п.д.

5 Рассчитать энтропии.

6 Изобразить в p-υ и T-s — диаграммах рассчитанный цикл.

7 Провести сравнительный анализ рассчитанного цикла двумя из способов сравнения.

8 Выводы.


16.42 (Вариант 40) Для идеального цикла поршневого двигателя с подводом теплоты при (см. № варианта, табл.2.1) определить параметры всех основных точек, полезную работу, работу сжатия, работу расширения, удельное количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД цикла Карно по условиям задачи, термический к.п.д цикла, если даны (см. табл., № варианта): давление р1=0,1 МПа, температура Т1, степень сжатия ε, степень расширения ρ, степень повышения давления λ, рабочее тело — воздух, показатель адиабаты k=1,4. Теплоемкость рабочего тела принять постоянной. Циклы представить в p-υ и T-s — диаграммах.

Таблица 2.1 — Варианты заданий 

циклТ1, Кερλ
смешанный35013,51,72,0

1 Рассчитать термодинамические параметры в характерных точках цикла.

2 Рассчитать полезную удельную работу цикла, работу расширения, работу сжатия.

3 Рассчитать подводимую теплоту, отводимую теплоту, теплоту цикла.

4 Рассчитать термический к.п.д. цикла и термический к.п.д. цикла Карно. Сравнить к.п.д.

5 Рассчитать энтропии.

6 Изобразить в p-υ и T-s — диаграммах рассчитанный цикл.

7 Провести сравнительный анализ рассчитанного цикла двумя из способов сравнения.

8 Выводы.


16.43 В цикле поршневого двигателя со смешанным подводом теплоты (рис.59) начальное давление р1=90 кПа, начальная температура t1=67 ºC. Количество подведенной теплоты Q=1090 кДж/кг. Степень сжатия ε=10.

Какая часть теплоты должна выделяться в процессе при υ=const, если максимальное давление составляет 4,5 МПа. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.В цикле поршневого двигателя со смешанным подводом теплоты (рис.59) начальное давление р1=90 кПа, начальная температура t1=67 ºC. Количество подведенной теплоты Q=1090 кДж/кг. Степень сжатия ε=10. Какая часть теплоты должна выделяться в процессе при υ=const, если максимальное давление составляет 4,5 МПа. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость принять постоянной.

Ответ: Qυ/Q1=0,675.


16.44 Двигатель внутреннего сгорания работает по смешанному циклу (подвод тепла при υ=idem и при p=idem). Рабочее вещество обладает свойствами, близкими к свойствам воздуха. Начальные параметры вещества р1=1,1 бар, t1=30 ºC. Конструктивные характеристики двигателя: ε=υ12=16; λ=p3/p2=1,7; ρ=υ43=1,5.

Определить параметры p, υ, t в переходных точках цикла, работу, тепло, изменение внутренней энергии, энтальпии и энтропии в каждом из процессов цикла, термический к.п.д. Изобразить цикл в p-υ и T-s — диаграммах. k=1,41; pυ=RT; R=8314/μ=8314/29=287 Дж/(кг·К); ср=1,01 кДж/(кг·К); сυ=0,722 кДж/(кг·К).


16.45 Рабочее тело поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свойствами воздуха. Известны начальные параметры р1=0,1 МПа, t1=30 ºC и следующие характеристики цикла: ε=7; λ=2,0 и ρ=1,2.

Определить параметры в характерных для цикла точках, количество подведенной теплоты, полезную работу и термический к.п.д. цикла. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость считать постоянной.

Ответ: υ1=0,870 м³/кг, υ2=0,124 м³/кг, υ4=0,149 м³/кг, р2=1,52 МПа, р3=3,05 МПа, р5=0,26 МПа, t2=387 ºC, t3=1047 ºC, t4=1311 ºC, t5=511 ºC, λ=1,4, q1=744,2 кДж/кг, q2=348,2 кДж/кг, l0=396 кДж/кг, ηt=0,532.


16.46 Для цикла двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом тепла расход топлива составляет 0,035 кг на 1 кг рабочего тела. Начальные параметры: р1, t1. Степень сжатия ε. Максимальное давление в цикле 29,4·105 Н/м². Определить термический к. п. д. и долю тепла топлива, подведенного в процессе p=const. Теплота сгорания топлива Qнр=29260 кДж/кг. Рабочее тело обладает свойствами воздуха.

Таблица 5 – Исходные данные 

Вариантр1, МПаt1, ºСε
60,2306


16.47 Определить параметры в характерных точках циклов ДВС с изохорным (цикл Отто) и изобарным (цикл Дизеля) подводом теплоты и сопоставить значения их термических к.п.д., если начальные параметры, степени сжатия и отведенные количества теплоты одинаковы и равны: р1 = 0,1 МПа; t1 = 0 ºС; ε = 8; |q2| = 370 кДж/кг. Изобразить циклы в координатах р,υ и Т,s. Рабочее тело — воздух.

Методические указания.pdf

Оформление готовой работы


16.48 Определить индикаторную мощность четырехтактного шестицилиндрового дизеля 64Н15/16, имеющего диаметр цилиндра d=0,15 м и ход поршня h=0,18 м. Частота вращения вала 1200 об/мин. Индицированием двигателя получена индикаторная диаграмма площадью 0,002 м² при масштабе давлений 0,012 м/МПа. Длина индикаторной диаграммы 0,18 м.


16.49 Рабочее вещество поршневого двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты обладает свойствами воздуха. Известны начальные параметры р1, t1 и следующие характеристики цикла: ε, λ и ρ. Определить параметры в характерных точках цикла, количество подводимой и отведенной теплоты, полезную работу и термический КПД цикла. Рабочее тело – воздух. Теплоемкость считать постоянной. Данные, необходимые для решения задачи взять из табл.2.

Таблица 2

Вариант р1, МПа λ t1, ºС ε ρ
79 0,7 1,5 20 9 1,1


16.50 Для идеального цикла внутреннего сгорания с изохорным (изобарным) подводом теплоты определить параметры рабочего тела в характерных точках цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, полученную работу и термический КПД, если начальные параметры рабочего тела р1, t1, степень сжатия ε и степень повышения давления λ (степень предварительного расширения ρ), рабочее тело – воздух. Сравнить данный цикл с изохорным (изобарным) процессом подвода теплоты с циклом Дизеля (Отто) при условии равенства отведенной теплоты q2 сравниваемых циклов и  степени сжатия ε циклов (Pmax, Tmax). Изобразить циклы в υp и sT- координатах.

Принять сυm=0,72 кДж/(кг·К), срm=1,01 кДж/(кг·К).

Таблица 1 – Исходные данные

Вариант р1, МПа t1, ºC ε ρ Способ
подвода
теплоты
21 0,12 19 14,0 1,8 Изобарный