16 Двигатели внутреннего сгорания
16.51 Для цикла двигателя внутреннего сгорания с изохорным подводом теплоты определить параметры всех узловых точек цикла, количество подведенной и отведенной теплоты, работу цикла и теоретический КПД цикла. (КПД определить двумя способами и сопоставить результаты). Начальное давление и температура, а также величины ε и λ заданы. Рабочее тело — воздух, масса — 1 кг; теплоемкость рабочего тела принять постоянной. Исходные данные в табл.6.
Таблица 6
| Вариант | р1, бар | Т1, К | ε | λ |
| 27 | 1,5 | 290 | 4.4 | 3,2 |
16.52 Исследовать цикл ДВС с изохорным подводом теплоты, если дано: ta=27 ºC; ра=0,1 МПа; ε — степень сжатия; λ — степень повышения давления (таблица 7); k=1,4. Рабочее тело — воздух.
Ответить на вопрос: чем отличаются процессы приготовления горючей смеси и ее воспламенение в карбюраторных и дизельных двигателях?
Таблица 7
| Вариант | ε | λ |
| 1 | 5,5 | 1,60 |
16.53 Провести термодинамический расчет поршневого двигателя, работающего по циклу Дизеля, если начальный удельный объем газа υ1; степень сжатия ε=υ1/υ2; начальная температура сжатия t1; количество тепла, подводимое в цикле q1. Определить параметры состояния в крайних точках цикла. Энтальпию (h), внутреннюю энергию (u) определить относительно состояния газа при T0=0 K, энтропию (s) — относительно состояния при условиях T0=273 K, р=0,1 МПа. Построить цикл в рυ- и Ts-координатах. Для каждого процесса определить работу, количество подведенного и отведенного тепла, изменение внутренней энергии, энтальпию и энтропию. Определить работу цикла, термический к.п.д. цикла. Рабочее тело – воздух, масса 1 кг, R=0,287 кДж/(кг·К); ср=1 кДж/(кг·К). Данные к задаче выбрать из табл. 2.3.
Таблица 3
| Вариант | ε=v1/v2 | Начальная температура
сжатия t1, °С |
q1, кДж/кг |
| 00 | 14 | 25 | 900 |
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: ТюмГНГУ
16.54 Расчет цикла двигателя внутреннего сгорания
Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания имеет следующие характеристики: n1 — показатель политропы в процессе сжатия рабочего тела, (процесс 1-2); n2 — показатель политропы в процессе расширения рабочего тела, (процесс 3-4); ε=υ1/υ2 — степень сжатия; λ=p3/p2 — степень повышения давления; ρ=υ3/υ2 — степень предварительного расширения. Начальные параметры p1 и t1.
Принимая за рабочее тело воздух, требуется:
1. Определить тип цикла ДВС;
2. Определить параметры р, υ, Т для основных точек (1, 2, 3, 4) цикла;
3. Найти теплоту q и работу ω для каждого процесса, из которых состоит цикл;
4. Найти работу цикла l0, термический КПД ηt и среднеиндикаторное давление;
5. Изобразить цикл в T-s — диаграмме;
6. Показать на p-υ и T-s — диаграммах процессы, в которых осуществляется подвод тепла и в которых тепло отводится.
Теплоемкость рабочего тела, обладающего свойствами воздуха, принять постоянной (приложение, таблица 1).
Исходные данные, необходимые для решения задачи, приведены в таблице 5 по вариантам индивидуальных заданий.
Результаты расчетов поместить в таблице 6
Таблица 5 — Исходные данные
| Вариант 24 | |||||
| n1 | n2 | ε | λ | Т1, К | р1, МПа |
| 1,36 | 1,25 | 7 | 3,4 | 303 | 0,12 |
16.55 Тепловой двигатель по циклу ДВС с подводом тепла при постоянном объеме. При этом параметры рабочего тела последовательно изменяются в четырех процессах: 1-2 – адиабатное сжатия; 2-3 – изохорный подвод тепла; 3-4 – адиабатное расширения; 4-1 – изохорное охлаждения. Рабочее тело – воздух. Начальные параметры рабочего тела соответствуют нормальным техническим условиям. Степень сжатия ε=5, количество тепла подведенное к рабочему телу q=950 кДж/кг. Принимая за рабочее тело газ неизменного состава, рассчитать параметры рабочего тела в контрольных точках процесса; КПД двигателя; соотношения работы расширения и работы сжатия. Изобразить цикл в диаграммах рυ и Ts.
Общее условие. Определить параметры р (давление, бар), v (объём, м3/кг), Т (температура, К), t (температура, ºС) во всех характерных точках заданного цикла, во всех процессах цикла определить приведенные к 1кг параметры q, (теплоту кДж/кг); Δu, (изменение внутренней энергии кДж/кг); Δh, кДж/кг; l, (работу кДж/кг); Δs (изменение энтропии), кДж/(кг·гр). Построить графики цикла в р-v координатах и в Т-s координатах. Определить параметры цикла термический КПД (ηt), работу lц (кДж/кг), среднее давление рt. В качестве рабочего тела принять воздух, массой 1 кг ; считать теплоёмкость воздуха постоянной ср=1,005 кДж/(кг·град), cv=0,718 кДж/(кг·град).
ВУЗ: МАДИ
Все задачи из: Еремин В.И. Термодинамика и теплопередача МАДИ 2017
16.56 Начальное состояние воздуха, поступающего в воздушный двигатель, характеризуется параметрами: р1 = 1,2 МПа и t1 = 157ºС. Расширение в цилиндре двигателя происходит по политропе с n = 1,3; р2 = 0,1 МПа.
Определите часовой расход сжатого воздуха, если мощность двигателя N = 200 кВт.
Ответ: mτ = 3064 кг/ч.
16.57 Воздушный двигатель, использующий для работы сжатый воздух, должен развивать мощность N = 30 кВт.
Каков часовой расход сжатого воздуха, если начальные параметры его р1 = 2,0 МПа; t1 = 30ºС. Давление в конце адиабатного расширения р2 = 0,098 МПа.
Ответ: mτ = 616 кг/ч.
16.58 Провести расчет теоретического термодинамического цикла поршневого ДВС со смешанным подводом теплоты, который задан следующими параметрами: давление в конце процесса всасывания р1, Па; температура в конце процесса всасывания t1, ºC; степень сжатия ε; степень предварительного расширения ρ; степень повышения давления λ.
Определить:
1) параметры всех характерных точек цикла (параметры состояния рабочего тела: давление р, удельный объем υ, температуру t, энтропию s);
2) термодинамические характеристики каждого процесса и цикла в целом:
— работу, производимую за цикл lц;
— полезно использованную теплоту цикла qц;
— изменение энтропии Δs;
— термический КПД цикла ηt;
— термический КПД цикла Карно ηtК.
Теоретический цикл представить в рV- и Ts- координатах с соблюдением масштаба.
В качестве рабочего тела принять 1 кг сухого воздуха. Удельная газовая постоянная R=286,4 кДж/(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 4
| Вариант 00 | ||||
| р1·105, Па | t1, ºС | Степень сжатия ε |
Степень предварительного расширения ρ |
Степень повышения давления λ |
| 1,2 | 24 | 14 | 1,45 | 1,35 |
ВУЗ: ВГИПУ
16.59 (Вариант 55) ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦИКЛА ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Четырехкомпонентная газовая смесь совершает один из циклов ДВС (рис.1, 2, 3) по преобразованию теплоты в механическую работу. Начальные параметры рабочего тела (состояние 1): р1=0,1 МПа,Т1=300 К .
Таблица 1
| Тип двигателя | Состав смеси | |||||||
| Формула (наименование) компонента и его масса, кг |
||||||||
| Дизельный (смешанный) | Воздух | 3,5 | H2O | 1,1 | CO | 2,2 | O2 | 0,8 |
Конце таблицы 1
| ε | λ | ρ | n |
| 20 | 1,92 | 1,39 | 1,26 |
Требуется выполнить
1) Провести расчет газовой смеси:
— определить массовый состав смеси;
— определить удельную газовую постоянную смеси R и ее кажущуюся молекулярную массу μ;
— определить удельные массовые теплоемкости cр и сυ и показатель адиабаты k=cp/cυ.
2) Провести расчет термодинамических процессов, составляющих цикл. Определить:
— параметры состояния газовой смеси (p, υ, T) в характерных точках цикла;
— количество работы в каждом процессе;
— суммарное количество работы за цикл lц;
— количество теплоты в каждом процессе;
— суммарное количество теплоты, подведенное в цикле qподв;
— суммарное количество теплоты, отведенное в цикле qотв;
— термический к.п.д. цикла ηt и к.п.д. цикла Карно (ηk) в интервале температур цикла;
— среднее цикловое давление pt.
3) Определить характер зависимости ηt и pt от степени сжатия ε.
4) Определить характер зависимости ηt и pt от тепловой нагрузки цикла (от количества подведенной теплоты в цикле qподв).
5) Построить цикл в pυ и Ts координатах.
16.60 Определить параметры характерных точек смешанного цикла ДВС, количество подводимого и отводимого тепла, термический КПД цикла, если степень сжатия ε, степень повышения давления λ, степень предварительного расширения ρ, давление и температура начала сжатия соответственно равны ра и ta. Решение производить в технической системе единиц.
Исходные данные берутся из табл.4.
Таблица 4 – Исходные данные
| Вариант 3 | ||||
| Степень сжатия ε |
Степень предварительного расширения ρ |
Степень повышения давления λ |
Давление в начале сжатия ра, атм |
Температура в начале сжатия ta, ºС |
| 13,5 | 1,55 | 1,50 | 1,25 | 65 |
