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; c_p=1,005 кДж/(кг·К); c_υ=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

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

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

16.19 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.