Методические указания к выполнению расчетов

Контрольная работа № 1

РАСЧЕТ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИДЕАЛЬНОГО ЦИКЛА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Под идеальным циклом двигателя внутреннего сгорания (ДВС) пони­мают замкнутый обратимый круговой процесс, совершаемый одной и той же несменяемой порцией рабочего тела. В цикле отсутствуют какие-либо потери энергии за исключением передачи теплоты холодному, источнику. Изучение идеальных циклов позволяет проводить анализ и сравнение ос­новных показателей работы двигателей и выявлять факторы, влияющие на их экономичность.

Задание

1.1. Рассчитать идеальный цикл ДВС со смешанным подводом теплоты (см. рисунок), включающий следующие термодинамические процессы рабочего тела: адиабатное сжатие а-с, подвод теплоты по изохоре с- , под­вод теплоты по изобаре -z, адиабатное расширение z- , отвод теплоты по изохоре b-a.

Расчет цикла состоит из следующих этапов:

- определение газовой посто­янной рабочего тела;

- определение значений дав­ления, удельного объема, температуры, энтропии во всех точках цикла;

- определение изменения внутренней энергии и энтальпии, значений теплоемкости, теплоты и работы для каждого из процессов.

шанным подводом теплоты

- определение характеристик цикла в целом: количества подведенной и отведенной теплоты, среднего давления и термического КПД.

1.2 Иследовать влияние степени сжатия, степени повышения давления и степени предварительного (изобарного) расширения на термический КПД цикла.

 

1.3 Исходные данные

 

Исходные данные выбираются из табл. 1 приложения в соответствии с порядковым номером в групповом журнале. Для студентов нечетных групп состав рабочего тела задан массовыми долями компонентов, для студентов четных групп - объемными долями. В число исходных дан­ных входят также степень сжатия рабочего тела ε = , степень повы­шения давления при изохорном подводе теплоты λ = ,степень пред­варительного расширения ρ = . Расчеты выполняются для рабочего тела массой 1 кг при исходных температуре = 293 К и давлении = 1,0 бар. Теплоемкости рабочего тела считаются постоянными, не зависящими

от температуры. Исходные данные записываются в табл.1.1.

 

 

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета цикла ДВС

Доли компонентов рабочего тела, %			ε	𝜆	ρ
						1,0

Методические указания к выполнению расчетов

 

2.1. Определение газовой постоянной и теплоемкостей рабочего тела. Газовая постоянная рабочего тела (смеси газов) R, Дж/(кг-К), вычисляется по формуле:

,

где μ - молярная масса смеси, кг/кмоль.

В зависимости от способа задания состава смеси для вычисления μ, используется одна из следующих формул:

 

или ,

 

где μ_i - молярные массы компонентов смеси (по табл. 2 приложения), и - соответственно массовые и объемные доли компонентов, n -количество компонентов смеси.

Массовые теплоемкости смеси при постоянном объеме и при постоянном давлении рассчитываются по следующим уравнениям:

 

и ,

где и - молярные теплоемкости компонентов смеси (принимаются постоянными, зависящими только от атомности газов, и выбираются по табл. 1.2). Показатель адиабаты .

Таблица 1.2

Теплоемкость газов, кДж/(кмоль^.К)

 

Атомность газа
Одноатомный	12.5	20,8
Двухатомный	20,8	29,1
Трехатомный	29,1	37,4