16 Двигатели внутреннего сгорания
16.11 Цикл ДВС с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)
Исходные данные:
Начальное давление р1=0,100 МПа;
Начальная температура Т1=293 К;
Степень сжатия ε=8,0;
Степень повышения давления λ=3,0.
Определить:
1 Значение основных параметров и функций воздуха (p, V, T, U, I, S) в характерных точках цикла.
2 Изменение внутренней энергии Δu, энтальпии Δi, энтропии Δs, теплоту процесса q и работу процесса l, термический КПД, полезную работу за цикл и количество отведенной и подведенной теплоты.
3 Построить цикл в координатах p-V и T-s, нанеся основные точки цикла и составляющие его процессы.
При расчетах считать воздух идеальным газом, а его свойства не зависящими от температуры. Расчет произвести для 1 кг воздуха. Принять: R=287 Дж/(кг·К); k=1,4; cp=1,005 кДж/(кг·К); cυ=0,718 кДж/(кг·К).
4 Составить таблицу и графики.
16.12 Определить параметры рабочего тела в характерных точках идеального цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания с изохорно — изобарным подводом теплоты (смешанный цикл), если известны давление р1 и температура t1 рабочего тела в начале сжатия. Степень сжатия ε, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ заданы.
Определить работу, получаемую от цикла, его термический КПД и изменение энтропии отдельных процессов цикла. За рабочее тело принять воздух, считая теплоемкость его в расчетном интервале температур постоянной.
Построить на «миллиметровке» в масштабе этот цикл в координатах р-υ и T-s. Дать к полученным графикам соответствующие пояснения.
Контрольный вопрос. В чем смысл второго закона термодинамики?
Таблица 1 — Исходные данные для расчета цикла ДВС
| Вариант | р1, МПа | T1, K | ε | λ | ρ |
| 37 | 0,090 | 300 | 18,0 | 1,5 | 1,4 |
16.13 Термодинамический анализ идеального цикла
Цикл ДВС с изобарным подводом теплоты (цикл Дизеля)
Для идеального цикла поршневого двигателя с подводом теплоты при p=const:
1) Определить основные параметры воздуха p, υ, T, u, h, s в характерных точках цикла и результаты расчетов свести в таблицу;
2) Построить цикл в p-υ — и T-s — диаграммах;
3) Определить изменения параметров Δu, Δh, Δs и величин q и l для каждого процесса, входящего в цикл;
4) Определить термический к.п.д. цикла и термический к.п.д. соответствующего цикла Карно, осуществленного между максимальной и минимальной температурами;
5) Сделать выводы.
Таблица 1 — Варианты задания
| Вариант | р1, МПа | T1, K | ε=υ1/υ2 | ρ=υ3/υ2 |
| 16 | 0,100 | 300 | 14,5 | 1,8 |
Оформление готовой работы
16.14 Определить индикаторную мощность и среднее индикаторное давление четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность Ne = 100 кВт, угловая скорость вращения коленчатого вала ω = 157 рад/с, степень сжатия ε = 15, объем камеры сгорания Vc = 2,5·10-4 м³ и механический к.п.д. ηм = 0,84.
Ответ: Ni = 119 кВт, pi = 6,8·105 Па.
Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf
Все задачи из: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986
16.15 Провести расчет теоретического термодинамического цикла поршневого ДВС с изохорным подводом теплоты, который задан следующими параметрами: — давление в конце процесса всасывания р1 = __ 105 Па, температура в конце процесса всасывания Т1 = __ ºС, степень сжатия ε = __, количество подводимого тепла q1 = __ кДж/кг. Определить:
1) параметры всех характерных точек цикла (параметры состояния рабочего тела: давление р, удельный объем υ, температуру Т, энтропию s);
2) термодинамические характеристики каждого процесса и цикла в целом:
— работу, производимую за цикл lц;
— полезно использованную теплоту за цикл qц;
— изменение энтропии Δs;
— термический КПД цикла ηt;
— термический КПД цикла Карно ηtК.
Теоретический цикл представить в рυ – и Ts – координатах с соблюдением масштаба. В качестве рабочего тела принять 1 кг сухого воздуха. Удельная газовая постоянная R = 286,4 Дж/(кг·К). Удельную теплоемкость воздуха считать постоянной и равной сυ = 0,72 кДж/(кг·К). Показатель адиабаты процессов сжатия и расширения принять равным k = 1,4.
Таблица 2
| Вариант | р1, 105 Па | t1, ºС | Количество
подводимого тепла q1, кДж/кг |
Степень
сжатия ε |
| 00 | 1,0 | 27 | 1720 | 6,0 |
ВУЗ: ВГИПУ
16.16 Провести расчет теоретического термодинамического цикла поршневого ДВС с изобарным подводом теплоты, который задан следующими параметрами: — давление в конце процесса всасывания р1 = __ 105 Па, температура в конце процесса всасывания Т1 = __ ºС, степень сжатия ε = __, степень предварительного расширения ρ = __ . Определить:
1) параметры всех характерных точек цикла (параметры состояния рабочего тела: давление р, удельный объем υ, температуру Т, энтропию s);
2) термодинамические характеристики каждого процесса и цикла в целом:
— работу, производимую за цикл lц;
— полезно использованную теплоту за цикл qц;
— изменение энтропии Δs;
— термический КПД цикла ηt;
— термический КПД цикла Карно ηtК.
Теоретический цикл представить в рυ – и Ts – координатах с соблюдением масштаба. В качестве рабочего тела принять 1 кг сухого воздуха. Удельная газовая постоянная R = 286,4 Дж/(кг·К). Удельную теплоемкость воздуха считать постоянной и равной сυ = 0,72 кДж/(кг·К). Показатель адиабаты процессов сжатия и расширения принять равным k = 1,4.
Таблица 3
| Вариант | р1, 105 Па | t1, ºС | Степень
сжатия ε |
Степень
предварительного расширения ρ |
| 00 | 1,0 | 15 | 11 | 2,1 |
ВУЗ: ВГИПУ
16.17 Рассчитать идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты, который в соответствии с рисунком 1 включает следующие термодинамические процессы изменения состояния рабочего тела: 1-2 — адиабатное сжатие, 2-3 — подвод теплоты по изохоре, 3-4 — подвод теплоты по изобаре, 4-5 — адиабатное расширение, 5-1 — отвод теплоты по изохоре.
Рисунок 1 — Цикл двигателя внутреннего сгорания со смешанным подводом теплоты в р-υ и T-s координатах
16.18 Рассчитать смешанный цикл двигателя внутреннего сгорания, т.е. найти параметры p, V и T для характерных точек цикла, изменение внутренней энергии, энтальпии, энтропии, а также работу в отдельных процессах и цикле. Определить также степень предварительного расширения, степень повышения давления и термический КПД цикла. Параметры выбрать из таблицы 1.
Дополнительные данные для расчета: начальный объем — V1=0,001 м³; количество теплоты, подводимой в изобарном процессе — Qp=1,05 кДж; количество теплоты, подводимой в изохорном процессе — Qυ=0,65 кДж; удельные теплоемкости — ср=1,15 кДж/(кг·К), сυ=0,85 кДж/(кг·К); показатель адиабаты k=1,4; удельная газовая постоянная R=0,330 кДж/(кг·К). Степень сжатия ε. Изобразить цикл в p-V и T-s — диаграммах.
Таблица 3
| Вариант | р1, МПа | t1, °С | ε |
| 00 | 0,08 | 57 | 16 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
Пример оформления
ВУЗ: ПетрГУ
Все задачи из: Бекетова Е.Б. Термодинамика ПетрГУ 2009
16.19 В цикле Тринклера заданы следующие параметры:
давление р1=0,1 МПа;
температура t1=20ºC;
степень сжатия ε=7;
степень предварительного расширения ρ=1,4;
степень повышения давления в изохорном процессе λ=1,8.
Определить параметры газа в характерных точках цикла, работу цикла, подведенную и отведенную теплоту, термический к.п.д. цикла.
Изобразить цикл в p-υ и T-s диаграммах.
16.20 Для идеального цикла ДВС со смешанным подводом теплоты определить параметры рабочего тела (воздуха) в характерных точках, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ, количество подведенной и отведенной теплоты, работу и термический к.п.д. цикла, если р1=0,13 МПа, t1=42ºC, степень сжатия ε=13, максимальное давление цикла р4=6,5 МПа, температура рабочего тела в конце адиабатного расширения t5=427ºC.
